02.11.2014 Views

gradu.pdf, 155 kB - Helsinki.fi

gradu.pdf, 155 kB - Helsinki.fi

gradu.pdf, 155 kB - Helsinki.fi

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Pro <strong>gradu</strong> -tutkielma<br />

JUOKSU-URHEILU KOULUFYSIIKASSA<br />

Anne Leinonen<br />

2001<br />

Ohjaajat:<br />

Heimo Saarikko, Kaarle Kurki-Suonio<br />

Tarkastajat: Heimo Saarikko, Kaarle Kurki-Suonio<br />

HELSINGIN YLIOPISTO<br />

FYSIIKAN LAITOS<br />

PL 9 (Siltavuorenpenger 20 D)


ii<br />

00014 <strong>Helsinki</strong><br />

HELSINGIN YLIOPISTO − HELSINGFORS UNIVERSITET<br />

Tiedekunta/Osasto − Fakultet/Sektion<br />

Matemaattis-luonnontieteellinen<br />

Tekijä − Författare<br />

Anne Leinonen<br />

Työn nimi − Arbetets titel<br />

Juoksu-urheilu koulufysiikassa<br />

Oppiaine − Läroämne<br />

Didaktinen fysiikka<br />

Työn laji − Arbetets art<br />

Pro <strong>gradu</strong> -tutkielma<br />

Tiivistelmä – Referat<br />

Aika − Datum<br />

25.5.2001<br />

Laitos − Institution<br />

fysiikka<br />

Sivumäärä − Sidoantal<br />

55<br />

Työssä tutkittiin integroinnin käyttöä fysiikan opetuksessa. Tutustuttiin fysiikan opetuksen sekä koululiikunnan<br />

ja siinä lähinnä juoksu-urheilun integrointiin. Tutkittiin integraatiota yleisesti; fysiikan ja juoksu-urheilun<br />

integraatiota; oppilaiden ja opettajien ajatuksia integroinnista sekä opetussuunnitelmien ja oppikirjojen antamia<br />

puitteita asialle.<br />

Integraation yleisiä mahdollisuuksia selvitettiin kirjallisuudessa esitettyjen ajatusten pohjalta ja niitä<br />

sovellettiin fysiikan ja liikunnan suhteeseen. Tutustuttin erilaisiin integraatiokokeiluihin sekä integraation<br />

merkitykseen opetuksessa ja tutkimuksessa. Juoksu-urheilu esiintymistä peruskoulun oppikirjoissa selvitettiin<br />

kirjasarja-analyysin avulla. Analyysi käsitti kuusi peruskoulun oppikirjasarjaa.<br />

Oppilaiden ajatuksia integraatiosta selvitettiin kirjallisella tutkimuksella kolmelle eri yhdeksännen luokan<br />

ryhmälle. Oppilaat olivat saman koulun rinnakkaisluokkia. Opettajien suhtautumista fysiikan ja liikunnan<br />

integraatioon tutkittiin Helsingin yliopiston didaktisen fysiikan kurssin harjoitustyöraporttien avulla. Näissä oli<br />

kyselty liikunnan opettajien ajatuksia fysiikan ja liikunnan merkityksestä toisilleen.<br />

Tutkimuksen perusteella päädyttiin siihen, että kaikenkaikkiaan opetussuunnitelmat, opettajat, oppilaat ja<br />

kirjasarjat antavat hyvät lähtökohdat integroinnin käytölle opetuksessa. Integraatio on hyvä tapa tehdä koulun<br />

opetusta yhtenäisemmäksi kokonaisuudeksi ja tukea oppilaiden kasvua kokonaisuuden ymmärtäviksi yksilöiksi.<br />

Juoksu-urheilu sopii lähinnä mekaniikan opetukseen.<br />

Avainsanat - Nyckelord<br />

Juoksu-urheilu, integraatio<br />

Säilytyspaikka - Förvaringställe<br />

Helsingin yliopisto, fysikaalisten tieteiden laitos<br />

Muita tietoja


iii<br />

SISÄLLYSLUETTELO:<br />

1 JOHDANTO 1<br />

2 OPETUSSUUNNITELMAT JA INTEGRAATIO 2<br />

2.1 Opetusmenetelmät ja opetussuunnitelmat 2<br />

2.1.1 Opetusmenetelmät 2<br />

2.1.2 Opetussuunnitelmat 3<br />

2.1.2.1 Peruskoulun fysiikan<br />

opetussuunnitelma 3<br />

2.1.2.2 Peruskoulun liikunnan opetussuunnitelma 4<br />

2.1.2.2.1 Oppimääräsuunnitelma<br />

juoksu-urheilun osalta 6<br />

2.1.2.3 Juoksu-urheilun käyttö fysiikan<br />

opetuksessa Pops:n kannalta 6<br />

2.2 Integraatio 7<br />

2.2.1 Yleistä 7<br />

2.2.2 Erilaisia integraatiomääritelmiä 8<br />

2.2.2.1 Yleistä 8<br />

2.2.2.2 Vertikaalinen ja horisontaalinen integrointi 8<br />

2.2.2.3 Integroinnin ala ja intensiteetti 9<br />

2.2.2.4 Integroinnin tasot 10<br />

2.2.3Integraatiokokeiluja 11<br />

2.2.4 Fysiikan ja liikunnan integraatio 11<br />

2.2.4.1 Yleistä 11<br />

2.2.4.2 Sovellutukset opetuksessa 13<br />

2.2.4.3 Urheilusuoritusten tutkiminen 14<br />

2.2.4.3.1 Jyväskylän Kilpa- ja<br />

huippu-urheilun tutkimuskeskus 15<br />

2.2.5 Integraation käyttö opetuksessa 16<br />

3 TUTKIMUSONGELMAT JA –MENETELMÄT 16<br />

4 FYSIIKAN ERI OSA-ALUEIDEN ILMENEMINEN<br />

JUOKSU-URHEILUSSA 17<br />

4.1 Lämpö 17<br />

4.2 Energia 19<br />

4.3 Mekaniikka 20<br />

4.3.1 Kinematiikka 20<br />

4.3.1.1 Suoraviivainen etenemisliike 20<br />

4.3.1.2 Käyräviivainen etenemisliike 23<br />

4.3.2 Dynamiikka 23<br />

4.3.2.1 Liikemäärä ja impulssi 23<br />

4.3.2.1 Voima 24<br />

4.4 Värähtelyt ja aaltoliikkeet 27<br />

4.5 Sähkö 27<br />

4.6 Liikkeen suhteellisuus 28<br />

4.7 Mittaukset ja säännöt 28<br />

4.7.1 Ajanotto 28<br />

4.7.2 Tuulen mittaus 29


iv<br />

4.7.3 Juoksurata 29<br />

4.7.4 Aitajuoksu 29<br />

4.7.5 Estejuoksu 30<br />

4.7.6 Maantiejuoksu 31<br />

4.7.7 Viestijuoksu 31<br />

4.7.8 Sisähallirata 31<br />

5 KIRJASARJOJEN ANALYSOINTI 32<br />

5.1 Aine ja energia, fysiikan tietokirja 32<br />

5.2 Impulssi 33<br />

5.3 Ydin 33<br />

5.4 Koulun fysiikka ja kemia 33<br />

5.5 LUMO, fysiikan ja kemian käsikirja 34<br />

5.6 Pisara 34<br />

5.7 Juoksu-urheilun käyttö opetuksessa kirjasarjojen pohjalta 34<br />

6 OPPILAIDEN JA OPETTAJIEN AJATUKSIA<br />

INTEGRAATIOSTA 35<br />

6.1 Oppilaiden ajatuksia 35<br />

6.1.1 Tutkimus Lauttasaaren Yhteiskoulussa 35<br />

6.1.2 Tulosten tarkastelu 39<br />

6.2 Liikunnan opettajien haastattelut 40<br />

7 JUOKSU-URHEILU FYSIIKAN OPETUKSESSA 42<br />

7.1 Integraation asteet 42<br />

7.2 Fysiikan osa-alueet 43<br />

7.3 Erilaisia työtapoja 44<br />

8 YHTEENVETO 46<br />

VIITTEET 47<br />

LIITTEET 50


1<br />

1 JOHDANTO<br />

Kun tutkittiin oppilaiden käsityksiä oppiaineiden turhuudesta, mieluisuudesta ja<br />

vaikeudesta, oppilaat määrittelivät fysiikan yhdeksi turhimmista, tylsimmistä ja<br />

vaikeimmista oppiaineista. He kokevat fysiikan perinteisesti joukoksi kaavoja, joista ei<br />

ole mitään apua tavalliselle ihmiselle. (Meisalo, Lavonen 1994)<br />

Motivaatio on tärkeä osa opetusta. Yleensä korkea motivaatio johtaa korkeaan<br />

suoriutumiseen ja sitkeämpään yrittämiseen. (Virkkunen 1994) Taidon kehittyessä<br />

motivaatio lisääntyy. Oppilaiden motivaatio fysiikan opiskeluun ei selvästikään ole suuri.<br />

Liikunta on yleisesti pidetty oppiaine ja voi toimia motivoivana tekijänä myös fysiikan<br />

opiskelulle. Myös mahdollisuus omaan ajatteluun ja itse tuotettuihin ratkaisuihin<br />

motivoivat.<br />

Tässä työssä tutkitaan integroinnin käyttöä fysiikan opetuksessa. Tutustutaan fysiikan<br />

opetuksen sekä koululiikunnan ja siinä lähinnä juoksu-urheilun integrointiin. Tutkitaan<br />

integraatiota yleisesti; fysiikan ja juoksu-urheilun integraatiota; oppilaiden ja opettajien<br />

ajatuksia integroinnista sekä opetussuunnitelmien ja oppikirjojen antamia puitteita asialle.<br />

Yleisurheilun perusliikuntamuodot ovat kävely, juoksu, hyppääminen ja heittäminen.<br />

Yleisurheilun pikamatkoiksi kutsutaan matkoja 400 m asti, samoin viestejä joiden<br />

osuudet ovat korkeintaan 400 m. Myös pika-aidat, 400 metriin asti, voidaan lukea<br />

pikamatkoiksi (Bauersfeld & Schröter 1989). Aitajuoksu on pikajuoksua yli radalle<br />

asetettujen aitojen.<br />

Työssä käsitellään yleisemmin fysiikan suhdetta koululiikuntaan, tarkemmaksi<br />

sovellutuskohteeksi rajattiin juoksu-urheilu. Syynä valintaan oli lähinnä kirjoittajan oma<br />

harrastustausta.


2<br />

2 OPETUSSUUNNITELMAT JA INTEGRAATIO<br />

Tässä luvussa tutkitaan peruskoulun opetusmenetelmiä ja opetussuunnitelmaa, sekä sitä,<br />

tukeeko opetussuunnitelma juoksu-urheilun käyttöä fysiikan opetuksessa. Tutkitaan<br />

myös integraation määritelmiä, fysiikan ja liikunnan integraatiota sekä erilaisia<br />

integraatiokokeiluja. Selvitetään integraation merkitystä opetuksessa ja tutkimuksessa.<br />

2.1 Opetusmenetelmät ja opetussuunnitelmat<br />

2.1.1 Opetusmenetelmät<br />

Traditionaalisessa opetuksessa tärkeintä on tulos. Fysiikassa tämä on merkinnyt<br />

kaavojen oppimisen ylikorostumista tai tyhjiä, mitään sanomattomia, ulkoa opeteltavia<br />

lauseita. Tuloksen korostaminen on luonnostaan johtanut siihen, että tärkeimmäksi<br />

opetustavaksi on noussut tiedon jakaminen. Opettaja on järjestänyt ja jäsentänyt asioita<br />

oppilaille sopivaan muotoon. Pahimmillaan traditionaalisessa opetuksessa korostuu<br />

tietojen pinnallisuus, ulkoaopittavuus ja irrallisuus. (Ahtee 1994)<br />

Empiirisessä opetuksessa lähdetään liikkeelle konkreettisista asioista, aistein<br />

havaittavista ilmiöistä. Oppilaat tekevät näitä ilmiöitä koskevia kokeita. Vaarana on<br />

edelleenkin pinnallisuus. Yhden havainnon tai kokeen pohjalta opettaja päätyy lyhyen<br />

johdattelun kautta kattavaan, monitahoiseen käsitteeseen tai yleispätevään lakiin.<br />

Empirististä prosessia korostavassa opetuksessa ympäristö on ensisijainen tiedonlähde,<br />

josta tieto hankitaan tekemällä havaintoja. Tietoa saadaan myös kuvista, teksteistä,<br />

demonstraatioista jne. Taustalla on ajatus, että kaikki ihmiset havaitsevat saman kohteen<br />

samanlaisena. Oppilaiden henkilökohtainen tapa tulkita asioita jää kuitenkin<br />

kontrolloimatta.<br />

Konstruktivistisen oppimisnäkemyksen mukaan oppimista ei nähdä pelkästään<br />

tiedonpalasten siirtymisenä muistivarastoon, vaan aktiivisena tapahtumana, jonka aikana<br />

oppilas muokkaa tietoa aikaisempien kokemustensa ja itse muodostamiensa käsitysten<br />

pohjalta. Ihmisen kehittyessä aivoihin rakentuu ja varastoituu ajattelurakenteita ja näiden<br />

verkostoja. Konstruktivistisen opetuksen perusidea on, että oppilas ajattelu- ja<br />

tietorakenteidensa avulla hahmottaa ja muodostaa omista havainnoistaan,<br />

kokemuksistaan ja tiedoistaan uusia käsitteitä. Samalla hänen ajattelu- ja tietorakenteensa<br />

vahvistuvat ja kehittyvät eli hän oppii. Oppimisen edellytyksenä on siis oppilaan<br />

omakohtainen ja aktiivinen yritys ymmärtää opetettavaa asiaa. Yhteenveto<br />

konstruktivistisen oppimisnäkemyksen periaatteista on seuraavanlainen:<br />

-opettajan on tunnettava oppilaiden käsitykset<br />

- oppiminen on käsiterakenteiden muokkaamista<br />

- ymmärtäminen on aktiivinen tapahtuma


3<br />

- kokeellisuus ja sosiaalinen vuorovaikutus ovat keskeisiä asioita luonnontieteiden<br />

oppimisessa.<br />

2.1.2 Opetussuunnitelmat<br />

2.1.2.1 Peruskoulun fysiikan opetussuunnitelma<br />

Fysiikan opetuksen tehtävänä on ohjata luonnontieteille ominaiseen ajatteluun,<br />

tiedonhankintaan ja tietojen käyttämiseen elämän eri tilanteissa. (Opetushallitus 1995)<br />

Opetus antaa oppilaalle persoonallisuuden kehittymisen ja nykyaikaisen maailmankuvan<br />

muodostumisen kannalta välttämättömiä aineksia ja se auttaa ymmärtämään<br />

luonnontieteiden ja teknologian merkityksen osana kulttuuria. Opetuksen tulee olla<br />

innostavaa ja mielekästä ja sen tulee lähteä siltä menetelmälliseltä ja tiedolliselta tasolta,<br />

jonka oppilaat ovat aikaisemmissa opinnoissaan saavuttaneet.<br />

Fysiikan opetuksen tulee tukea kokonaisuuksien hahmottamista yli oppiainerajojen.<br />

Kokonaisuudet voivat muodostua eri tavoin, esimerkiksi seuraavasti: rakenteet ja<br />

järjestelmät, vuorovaikutukset, energia, prosessit ja kokeellinen menetelmä. Fysiikan<br />

opetukselle on tyypillistä eteneminen havaintoja ja mittauksia tekemällä luonnossa<br />

esiintyvien ilmiöiden riippuvuus- ja vuorovaikutussuhteiden ymmärtämiseen.<br />

Fysiikan opiskelussa voidaan erottaa kaksi yleistä tavoitetasoa:<br />

Kvalitatiivisella tasolla on tavoitteena, että oppilas<br />

- osaa tehdä havaintoja, luokitella ja tulkita niitä sekä tehdä niistä asianmukaisia<br />

johtopäätöksiä,<br />

- oppii fysikaalisiin ilmiöihin liittyviä peruskäsitteitä, periaatteita, lakeja ja malleja<br />

- osaa keskustella fysiikan alaan kuuluvista asioista ja ilmiöistä sekä soveltaa<br />

fysikaalista tietoa luontoa ja ympäristöä koskevissa kysymyksissä, ongelmien<br />

ratkaisemisessa ja päätöksenteossa.<br />

Kvantitatiivisella tasolla on tavoitteena, että oppilas<br />

- osaa tehdä mittauksia ja vertailla suuruusluokkia, esittää, tulkita ja tehdä<br />

johtopäätöksiä<br />

- osaa muodostaa yksinkertaisia malleja, erityisesti graa<strong>fi</strong>sen esityksen pohjalta,<br />

sekä käyttää niitä fysiikan ilmiöiden selittämisessä ja<br />

- osaa suunnitella ja tehdä yksinkertaisia tutkimuksia myös itse tehdyillä välineillä<br />

sekä arvioida tutkimusprosessia ja saatujen tulosten luotettavuutta.<br />

Lisäksi opetuksen tavoitteena on, että oppilas oppii toimimaan yhdessä toisten kanssa,<br />

innostuu fysiikan opiskelusta sekä omaksuu turvalliset työskentelytavat.


4<br />

Opetuksen suunnittelussa tulee kiinnittää huomio siihen, että oppiminen tukee<br />

oppiainerajat ylittävää kokonaisuuksien hahmottamista. Tällaiset kokonaisuudet tai<br />

teemat voivat luonnontieteissä muodostua eri tavoilla. Sisällöt valitaan siten, että ne<br />

tukevat koulun, luonnontieteiden sekä fysiikan opetuksen tavoitteiden saavuttamista.<br />

2.1.2.2 Peruskoulun liikunnan opetussuunnitelma<br />

Koululiikunta kasvattaa lapsia ja nuoria liikkumaan ja liikunnan avulla. Liikunnan käsite<br />

tulee nähdä laaja-alaisesti siten, että siihen kuuluu perinteisten liikuntalajien<br />

harrastamisen lisäksi aktiivinen liikkuminen eri elämäntoiminnoissa, kuten vapaa-ajan<br />

askareissa, luonnossa ja liikenteessä.<br />

Keskeistä oppilaalle on liikuntatarpeen tyydyttäminen, liikunnasta saatu ilo ja muut<br />

elämykset, mahdollisuus kehittää itsetuntemusta ja vahvistaa omanarvontuntoa. Tärkeää<br />

on myös taito rentoutua ja kyky vähentää ahdistuneisuutta sekä omaksua terveelliset<br />

elämäntavat. Liikunta suo mahdollisuudet luovaan itsensä ilmaisemiseen ja esteettisiin<br />

kokemuksiin sekä yhteistoimintaan ja toisten ihmisten huomioon ottamiseen. Näiden<br />

sosiaalisten ja eettisten lähtökohtien ohella korostuu tarve kehittää kansallista<br />

liikuntakulttuuria ja kansalaistaitoja. Liikunta voi olla myös tärkeä koulutyön ja<br />

kouluyhteisön kannalta. Se voi lisätä opiskeluvireyttä ja parantaa oppimistuloksia muissa<br />

aineissa. Lisäksi aktiivisena ja suosittuna toimintana liikunta eri muodoissaan voi olla<br />

kouluyhteisöä integroiva tekijä ja avainasemassa kehitettäessä koulua ympäristönsä<br />

toimintakeskukseksi.<br />

Koululiikunta on enemmän kuin oppitunnit ja oppiaine. Vaikka liikuntatunnit edelleen<br />

muodostavat toiminnan ytimen, tärkeä osa nykypäivää ja tulevaisuuden koululiikuntaa<br />

ovat erilaiset oppituntien ulkopuoliset liikuntatuokiot ja -tapahtumat sekä yhteistyö<br />

muiden liikuntatahojen kanssa.<br />

Peruskoulun liikunnan opiskelun tavoitteena on, että oppilas (Opetushallitus 1995)<br />

- kokee liikunnan iloa, oppii harrastamaan liikuntaa säännöllisesti ja omaksuu<br />

myönteisen asenteen liikuntaan,<br />

- oppii tarkkailemaan, kehittämään ja ylläpitämään omaa fyysistä ja psyykkistä<br />

toimintakykyään ja hyvinvointiaan, jolloin keskeisiä ovat oppilaan<br />

liikehallinnan, kunnon, motoristen perustaitojen ja liikunnan lajitaitojen<br />

kehittyminen ja harjaantuminen,<br />

- edistyy yhteistyötaidoissa, sääntöjen noudattamisessa sekä itsensä<br />

tuntemisessa ja ilmaisutaidossa,<br />

- tutustuu kansalliseen liikuntakulttuuriin, esimerkiksi perinteisiin<br />

liikuntaleikkeihin, kansantansseihin ja liikkumiseen luonnossa,


5<br />

- tuntee terveyteen vaikuttavat tekijät ja omaksuu opiskeluvireyttä ja terveyttä<br />

edistäviä arkikäytäntöjä ja elämäntapoja sekä<br />

- oppii turvalliset liikuntatavat ja uimataidon, osaa toimia hengenpelastus- ja<br />

ensiaputilanteissa sekä liikkua turvallisesti maaliikenteessä ja vesillä.<br />

Yläasteella koulun liikuntatoiminnassa korostetaan<br />

- myönteisiä liikuntaelämyksiä,<br />

- monipuolisia lajitaitoja ja tutustumista erilaisiin liikuntamuotoihin yksin ja<br />

erikokoisissa ryhmissä,<br />

- nuoren ohjaamista itsensä hyväksymiseen ja rakentavaan<br />

tunnekäyttäytymiseen<br />

- oman kunnon hoitamiseen ja rentoutumiseen perehtymistä, terveitä<br />

elämäntapoja ja liikunnan ja terveyden välisten yhteyksien ymmärtämistä.<br />

Liikuntalajit ovat väline pyrittäessä tavoitteisiin. Sisältöjen ohella tulee erityistä huomiota<br />

kiinnittää työtapoihin, joiden merkitys on sisältöratkaisuja keskeisempi esimerkiksi<br />

sosiaalisiin tavoitteisiin pyrittäessä. Vaikka liikuntalajien valinta on vapaa ja mahdollistaa<br />

koulukohtaisen vaihtelun, tulee kuitenkin huolehtia siitä, että sisältövalinnoin turvataan<br />

oppilaiden perusmotoriikan kehittyminen ja heille tarjotaan peruskoulun aikana<br />

monipuolisia liikuntakokemuksia keskeisistä sisä- ja ulkoliikuntalajeista.<br />

Sisältöjen luokittelussa ja valinnassa tulee ottaa huomioon myös koulun työskentely<br />

kokonaisuudessaan ja ympäristön tarjoamat mahdollisuudet.<br />

Liikunnan opetussuunnitelman kehittäminen tapahtuu monella hallinnon tasolla.<br />

(Kouluhallitus 1986)<br />

Kouluhallitus: Vahvistaa oppimäärän ja antaa opetusta koskevat ohjeet.<br />

Kunta:<br />

Opettaja:<br />

Tekee liikunnan opetussuunnitelman.<br />

Laatii luokkakohtaiset opetussuunnitelmat<br />

- jakaa opetussisällöt ei vuosiluokille<br />

- laatii ajankäyttösuunnitelman jakaen lukuvuoden eri opetusjaksoihin.<br />

Suunnittelee jaksojen opetuksen<br />

- päättää oppiaineksen loogisesta etenemisestä<br />

- valitsee opetussisällön pääkohdat.<br />

Valmistaa tuntisuunnitelmat<br />

- päättää oppituntien tarkemmasta sisällöstä.


6<br />

2.1.2.2.1 Oppimääräsuunnitelma juoksu-urheilun osalta<br />

Opetuksen keskeiset tavoitteet juoksemisen osalta ovat taitavuuden, kestävyyden,<br />

voiman, nopeuden sekä perustaitojen kehittäminen. (Kouluhallitus 1986)<br />

Opetussisältö juoksemisen osalta on seuraava:<br />

- monipuolisia liikkumistapoja juosten<br />

- pikajuoksu<br />

- lähtö<br />

- aitajuoksu<br />

- kestävyysjuoksu<br />

- viesti<br />

Opetuksessa on korostettava juoksun tärkeyttä.<br />

- käytetään runsaasti leikkejä sekä monipuolisia ja vaihtelevia juoksu harjoitteita<br />

- totutetaan oppilaat juoksemaan riittävän pitkiä jaksoja oman kuntonsa<br />

edellyttämällä vauhdilla<br />

- juoksun opettamisessa kiinnitetään huomiota sekä rentoon ja luonnolliseen<br />

juoksutapaan että fyysis-motoristen ominaisuuksien kehittämiseen.<br />

Oppilaiden suorituksia kontrolloidaan tulostaulukoilla.<br />

Cooper (12 min juoksu) - pojat<br />

13 v 14 v 15 v 16 v<br />

10 2850 m 2950 m 3000 m 3050 m<br />

9 2700 m 2800 m 2850 m 2900 m<br />

8 2300 m 2400 m 2500 m 2600 m<br />

7 2000 m 2050 m 2100 m 2250 m<br />

6 1600 m 1700 m 1800 m 2000 m<br />

Taulukko 1: Cooper-juoksun tulostaulukko pojille. Taulukon avulla kontrolloidaan eri<br />

ikäryhmiin kuuluvien poikinen juoksusuoritusta 12 minuutin aikana juostulta matkalta.<br />

Suoritukselle annetaan kouluarvosana ikäryhmän mukaan. Taulukko on standardoitu<br />

käytettäväksi koko Suomessa.<br />

2.1.2.3 Juoksu-urheilun käyttö fysiikan opetuksessa Pops:n<br />

kannalta<br />

Fysiikan opetussuunnitelma tukee juoksu-urheilun käyttöä fysiikan opetuksessa.<br />

Integraatio auttaa oppilasta hahmottamaan kokonaisuudet yli oppiainerajojen. Se ohjaa<br />

oppilasta itsenäiseen, luonnontieteelle ominaiseen ajatteluun erilaisissa tilanteissa. Oppilas<br />

saa mahdollisuuden miettiä asioita ja tehdä omia johtopäätöksiä todellisesta tilanteesta.


7<br />

Juoksu-urheilu antaa erinomaiset puitteet ilmiöiden ymmärtämiseen havaintojen ja<br />

mittausten kautta.<br />

Kun havainnot yhdistetään teorian kanssa kokonaisuudeksi saadaan opetussuunnitelman<br />

asettamat kvalitatiiviset ja kvantitatiiviset tavoitteet täytetyksi.<br />

Liikunnan opetussuunnitelman yksi tavoitteista on lajitaitojen kehitys. Integraatio<br />

fysiikan kanssa tukee urheilutulosten ja niiden parantamismahdollisuuksien<br />

ymmärtämistä. Sen avulla saadaan selityksiä erilaisille suoritustavoille.<br />

Yhteistyö oppiaineiden välillä lisää oppilaiden yhteistoimintaa ja motivoi oppilaita sekä<br />

liikuntaan että fysiikkaan.<br />

2.2 Integraatio<br />

2.2.1 Yleistä<br />

Kaikki oppiaineet liittyvät kiinteästi toisiinsa. Niillä kaikilla on oma osansa kulttuurin ja<br />

kasvatuksen kokonaisuudessa. Kulttuuri muodostuu kokonaisuudesta, ei erillisten osaalueiden<br />

summasta. Yksittäinen oppiaine on merkityksetön ilman muiden tukea. Selkeitä<br />

esimerkkejä löytyy helposti. Esimerkiksi vieraiden kielten opetuksessa on tärkeä osa<br />

vieraalla kielellä tarjotun informaation vastaanotolla ja jäsentämisellä. Ilman äidinkielen<br />

tarjoamia oppeja tämä on mahdotonta. Luonnontieteet puolestaan ovat tärkeä<br />

keskustelukumppani uskonnolle ja humanistisille aineille. Näiden aineiden vuorovaikutus<br />

on välttämätön tasapainoisen maailmankuvan muodostumiseen. Jotta oppiaineiden<br />

yhteisyö olisi mahdollisimman tuottavaa, on vuorovaikutuksen oltava puolueetonta ja<br />

tasapuolista.<br />

Oppiaineet tarjoavat toisilleen motivoivia ongelmia selityksineen ja ratkaisuineen,<br />

välineitä ja sovellutuksia, uusia näkökulmia tiettyyn aiheeseen, täydentäviä<br />

kysymyksenasetteluja sekä mahdollisuutta lähestyä samaa ongelmaa yhdessä, eri<br />

näkökulmista. Yhteistyön tarkoitus onkin aktivoida nämä mahdollisuudet vahvistamaan<br />

molempien aineiden merkitystä.<br />

Kouluopetuksessa oppiaineet voivat tukeutua ja nojautua toisiinsa. Kun yhteiset<br />

kasvatustavoitteet ja kulttuurin tasapainoinen kokonaiskuva saavat ansaitsemansa aseman<br />

eri oppiaineessa, on oppilaiden mahdollista nähdä koulun oppiaineet yhtenä<br />

kokonaisuutena. Kustakin niistä tulee merkittävä osa yhteiskuntaa ja sen toimintaa.<br />

Oppilaat saisivat vastauksen niin usein esittämäänsä kysymykseen: "Mihin tätä tarvii."<br />

Integraation onnistumisen pohjana ovat terve omanarvontunto sekä toisten kunnioittava<br />

arvostaminen. (K.&R. Kurki-Suonio 1994)


8<br />

2.2.2 Erilaisia integraatiomääritelmiä<br />

2.2.2.1 Yleistä<br />

Kaikkea toimintaa, joka tähtää laajoihin kokonaisuuksiin, eri aiheiden yhdistämiseen,<br />

hajaantuneen aineksen eheytymiseen ja jopa uudistumiseen pidetään integrointina.<br />

Yhteinen piirre kaikille määritelmille on erilaisten tekijöiden yhdistäminen siten, että ne<br />

yhdessä muodostavat laajemman kokonaisuuden, kuin mitä olisi ollut mahdollista johtaa<br />

yksittäisistä tekijöistä erikseen. Varsinainen integrointi, se mitä yhdistetään, tai miten<br />

yhdistetään, saa eri määritelmissä erilaisia painotuksia. Kasvatuksen ja opetuksen<br />

yhteydessä integrointi rinnastetaan usein sanaan eheyttäminen. (Unkari 1992)<br />

2.2.2.2 Vertikaalinen ja horisontaalinen integrointi<br />

Koskenniemi ja Hälinen, kuten myös Hirsjärvi jakavat integroinnin kahteen pääluokkaan<br />

(Unkari 1992): vertikaaliseen ja horisontaaliseen. Vertikaalisella integraatiolla<br />

tarkoitetaan ajallisesti peräkkäisten, toisiinsa liittyvien asioiden opettamista siten, että<br />

niistä muodostuvaa kokonaisuutta voidaan kutsua integroiduksi. Tämän tyyppistä<br />

määritelmää käytetään yleensä kuvaamaan jonkin oppiaineen sisäistä kehitystä.<br />

Koskenniemi ja Hälinen erottavat siitä kolme eri tasoa:<br />

1. Oppiaineen sisäisen logiikan pohjalla tapahtuva integrointi.<br />

2. Eteneminen tutusta tuntemattomaan.<br />

3. Eteneminen konkreettisesta abstraktimpaan.<br />

Horisontaalisella integraatiolla tarkoitetaan eri oppiainesten samanaikaista, rinnakkaista<br />

opettamista. Se tapahtuu joko oppiaineksen eri alueiden kesken tai opetus- ja<br />

käyttötilanteiden välillä ja voidaan käsittää hyvinkin laajaksi integroinniksi. Esimerkiksi<br />

miten koulutyö kokonaisuudessaan liittyy koulun ulkopuoliseen elämään ja yhteiskunnan<br />

muiden instituutioiden harjoittamaan kasvatukseen. Koskenniemi ja Hälinen antavat<br />

menettelytavoiksi seuraavat:<br />

1. Rinnastaminen: yhteenkuuluvien seikkojen käsittely eri oppiaineissa<br />

suunnilleen samanaikaisesti<br />

2. Jaksottais- eli periodiopiskelu: oppiaineiden tai osien niistä jakaminen<br />

jaksoihin, jolloin voidaan paremmin keskittyä tiettyihin aineisiin kerrallaan.<br />

3. Aineryhmien muodostaminen: ryhmien muodostaminen eri oppiaineista<br />

yhteisten tarkastelujen kohteiden sekä samanlaisten aineenrakenteiden<br />

pohjalta.<br />

4. Kokonaisopetus: oppiaineiden väliset rajat eivät rajoita asioiden käsittelyä.


9<br />

Rinnastaminen on peruskoulun yläastetta ajatellen hankalaa opetussuunnitelmien suhteen.<br />

Ala-aste on tämän menetelmän soveltamiseen otollisempi suuremman joustavuutensa ja<br />

luokanopettajan parempien koordinointiedellytysten johdosta.<br />

Lukion kurssimuotoinen opiskelu vastaa edellisen määrittelyn jaksollista opiskelua.<br />

Aineryhmien muodostaminen voi johtaa asioiden yksinkertaistumiseen ja<br />

yksipuolistumiseen. Nykyisin yläasteella kuvaamataidosta ja musiikista on muodostettu<br />

aineryhmäpari. Oppilaat valitsevat vaihtoehtoisesti jommankumman aineen<br />

opiskeltavakseen kahdeksannella ja yhdeksännellä luokalla. Tämä on tuonut pienemmät<br />

oppilasryhmät ja parhaimmillaan motivoituneemman oppilasjoukon kunkin aineen pariin.<br />

Kokonaisopetusta on suositeltu erityisesti ala-asteen ensimmäisille luokille.<br />

Vertikaalinen integrointi suosii selvästi ainejakoista opetusta. Sen kokonaisuuksia luovat<br />

ominaisuudet ja eheyttävät tekijät vaikuttavat varsin kapealla sektorilla. Se sopii<br />

opiskeluun, jossa opiskelun ja oppimisen tehokkuutta mitataan oppiainekohtaisilla<br />

arvioinneilla ja arvostelu on oleellinen osa motivointia. Se mahdollistaa keskittymisen<br />

yksittäisiin oppiaineisiin ja kenties myös niiden syvällisemmän hallinnan.<br />

Horisontaalinen integrointi on monipuolisempaa. Peruskoulun ala-aste on selvästi<br />

otollisempi opetuksen eheyttämisen kokeilukenttä. Siellä vallalla on<br />

luokanopettajajärjestelmä, jossa yksi ja sama opettaja suunnittelee ja toteuttaa lähes<br />

kaikki luokan oppiaineet. Näin vältytään hankalilta järjestelyiltä, joita eri aineenopettajien<br />

lukujärjestykset, erilliset ainekohtaiset opetussuunnitelmat ja tilankäytön ongelmat<br />

synnyttävät integrointia suunniteltaessa yläasteella. (Unkari 1992)<br />

2.2.2.3 Integroinnin ala ja intensiteetti<br />

Toiset tutkijat erottavat integroinnista tärkeimpinä alan ja intensiteetin. Alalla<br />

tarkoitetaan laajuutta, jolla oppiaineita tai aihepiirejä yhdistetään. Esimerkkinä voidaan<br />

mainita pelkästään oppiaineen sisällä tapahtuva yhdistäminen, kahden toisiaan lähellä<br />

olevan oppiaineen yhdistäminen tai useiden eri oppiaineiden yhdistäminen.<br />

Intensiteetillä tarkoitetaan sitä miten, mitä ja kuinka paljon yhdistetään. Siinä erotetaan<br />

kolme astetta:<br />

1.Koordinointi eli rinnastaminen on lievin aste. Siinä otetaan jokin<br />

yhteinen tekijä eri aineita yhdistämään.<br />

2. Kombinointi on astetta ylempi muoto. Aineet kootaan uusiksi<br />

opetusyksiköiksi omine otsakkeineen.


10<br />

3. Sulauttaminen on korkein integraation aste. Oppiaineiden yhteinen<br />

sisältö muokataan tiettyjen periaatteiden mukaan uusiksi kokonaisuuksiksi,<br />

jotka määräävät oppimateriaalien luonteen ja sisällön.<br />

2.2.2.4 Integraation tasot<br />

Juhani Hytösen mukaan (Unkari 1992) integraatiossa on kolme tasoa.<br />

1. Hallinnollinen taso. Laeilla, asetuksilla ja virallisilla ohjeilla luodaan<br />

puitteet, joiden mukaan eheyttäminen on mahdollista alemmilla tasoilla.<br />

2. Opetussuunnitelmallinen taso. Suunnitelmat voidaan laatia ainejakoisiksi,<br />

keskitetyiksi tai kokonaisopetussuunnitelmiksi.<br />

3. Pedagoginen eheyttäminen. Käytännön suunnittelu ja opetustyö, jolla<br />

opettaja pyrkii eheyttämään opetustaan. Opetuksen päämääränä tulisi olla<br />

oppiaineksen eheytyminen oppilaan mielessä.<br />

Tuula Laine esittää käsityksensä eheytyksen tasoista koulun ja oppilaan näkökulmasta<br />

nähtynä. Hänen jakonsa sisältyy Hytösen määritelmään, mutta hän pyrkii erittelemään<br />

eheytystyön varsinaista kenttää tarkemmin: koulun ja oppilaita. (Unkari 1992)<br />

1. Ajallinen eheyttäminen. Irrottaudutaan traditionaalisesta oppituntivälitunti<br />

jaottelusta.<br />

2. Oppiaineksen eheyttäminen. Käsittää oppiaineksen sisäisen ja<br />

oppiaineiden välisen eheyttämisen.<br />

3. Yhteisökasvatuksen eheyttäminen luokan ja koulun sisällä.<br />

4. Toiminnallinen eheyttäminen, joka käsittää retket ja projektit.<br />

5. Koulun sisäinen eheyttäminen, joka sisältää juhlat, teemat, vierailut ja<br />

vierailijat.<br />

6. Oppilasryhmittäinen eheyttäminen. Suurryhmätoiminta ja<br />

rinnakkaisluokkien yhteistyö.<br />

7. Koulun ja ympäröivän yhteisön välinen eheyttäminen.<br />

8. Oppilaassa tapahtuva sisäisen persoonallisuuden eheyttäminen.


11<br />

2.2.3 Integraatiokokeiluja<br />

Opetuksen eheyttämisestä on tehty useita kokeiluja sekä aineiden välillä että<br />

vuosiluokkien välillä. Ensimmäinen kokeilu Suomessa tapahtui jo vuonna 1913. (Unkari<br />

1992)<br />

Oulun normaalikoulun opetuksessa eheyttämisperiaatetta kokeiltiin yhteistoiminnallisin<br />

keinoin peruskoulun toisen luokan opetuksessa. Kokeilun lähtökohtina olivat<br />

ensimmäisellä luokalla toimimattomiksi todettujen työskentelymuotojen parantaminen<br />

siten, että kullakin oppilaalla olisi mahdollisuus edetä oman oppimistyylinsä mukaisesti,<br />

itsenäisesti omasta työstään vastuuta ottaen, sekä opettajan oma tarve luoda itselleen ja<br />

oppilailleen mielekäs ja toimiva työskentelymuoto. Kahden eri toisen luokan opetus ja<br />

opetustilat yhdistettiin. Oppilaat saivat päätösvallan opiskelustaan. He valitsivat itse,<br />

tietyin rajoin, mitä opiskelivat, missä järjestyksessä, kuinka paljon aikaa he käyttivät<br />

tiettyyn tehtävään, miten laajasti he opiskelivat, kuinka opiskelivat (mm. työtavat,<br />

lähteiden käyttö) ja minä aikana. Heidän vastuullaan oli työn suunnittelu siten, että työt<br />

valmistuivat ja että muutkin oppivat (tuokioiden pitäminen). Työt suoritettiin ryhmissä,<br />

pareittain tai yksilöllisesti. Opettajan työ oli ohjaavaa. Hän huolehti siitä, että<br />

vuosiluokan oppimäärän perustavoitteet hallittiin. Työskentelyyn liittyi ohjauksen rinnalla<br />

suoraa opetusta. Aamun tunteihin sijoitettiin 15-20 minuutin mittaisia opetustuokioita.<br />

Ne olivat joko opettajan tai oppilasryhmän pitämiä ja sisälsivät oppilaiden töihin liittyvää<br />

tietoa ja virikkeitä. Oppilaiden arvioinnissa huomioitiin myös kodin toiveet. Arviointi<br />

sisälsi kolme osaa: oppilaan oma arviointi, opettajan arviointi sekä vanhempien arviointi.<br />

Koetta oppilaille ei järjestetty, opettajan arviointi tapahtui jatkuvana seurantana luokassa.<br />

Työtapa todettiin toimivaksi. Se oli sekä oppilaille että opettajalle mielekäs. Oppilaat<br />

ottivat vastuun toimistaan ja saivat mahdollisuuden edetä omien tarpeidensa mukaisesti<br />

keskittyen asioihin, jotka he kokivat mielenkiintoisiksi. (Luukka, Räisänen & Jurmu<br />

1992)<br />

Lisäksi on tehty tutkimuksia mm. tekstiilityön ja matematiikan integroinnista 7. luokan<br />

kuntien opetussuunnitelmassa, peruskoulun kotitalousopetuksen integroinnista muihin<br />

oppiaineisiin, matematiikan ja fysiikan integroinnista tekniseen työhön sekä taide- ja<br />

taitoaineiden integroinnista yläasteella (luentomuistiinpanot).<br />

2.2.4 Fysiikan ja liikunnan integraatio<br />

2.2.4.1 Yleistä<br />

Kurssimuotoista lukiota suunnitteleva fysiikan työryhmä kirjasi lyhyesti, mitä<br />

mahdollisuuksia lukiossa on nojautua peruskoulun fysiikan opetukseen. Fysiikan ja<br />

liikunnan osalta he totesivat: "Liikunta tarvitsee tietoja mekaniikasta. Peruskoulun<br />

fysiikasta löytyy joitakin soveltuvia detaljeja: voimavektori, painopiste, tasapaino, liike,<br />

keskeisvoima, hitausmomentti. Pahin puute on kuitenkin ettei peruskoulun fysiikan


12<br />

perusteella vielä voida ymmärtää liikeprobleemien yleistä perustumista mekaniikan<br />

lakeihin" (K.&R. Kurki-Suonio 1994)<br />

Fysiikan ja liikunnan yhteistyö on hyvin konkreettista. Liikunta perustuu täysin<br />

mekaniikan lakeihin. Se tarjoaa paljon sovellutuskohteita fysiikan opetukselle monilla<br />

fysiikan alueilla. Fysiikka saa liikunnasta paljon demonstraatioita. Oppilas voi itse nähdä<br />

ja kokea mekaniikan lakien toiminnan ja merkityksen. Näin se toimii motivaation lähteenä<br />

ja mahdollistaa yhteiset projektit. Liikunnan ilmiömaailman avulla voidaan hahmottaa<br />

fysiikan käsitteitä, tunnistaa ilmiöitä, ominaisuuksia ja riippuvuuksia sekä hahmottaa syyseuraussuhteita<br />

ja luoda sillä tavalla pohjaa fysiikan käsitteenmuodostukselle.<br />

Liikuntasuoritusten seuraaminen ja tulosten mittaaminen antaa tilaisuuden lähestyä<br />

ilmiötä kokeellisen lähestymistavan kautta, mikä taas on perusta koko fysiikan<br />

oppimiselle. Fysiikka puolestaan tarjoaa liikunnalle selityksiä urheilusuorituksista,<br />

suoritusohjeita sekä mittaus- ja tutkimusmenetelmiä. Kyseessä on horisontaalinen<br />

integraatio, jonka ala ja intensiteetti voidaan valita tarpeen mukaan.<br />

Liikunnasta fysiikkaan. Liikunnan yhteyttä fysiikkaan voidaan tarkastella eri urheilulajien<br />

osalta erikseen. Huomiota voidaan kiinnittää eri osa-alueisiin, joissa fysiikka voi olla<br />

havaitsemista, ilmiöiden, olioiden ja niiden ominaisuuksien tunnistamista, riippuvuuksien<br />

ja syysuhteiden hahmottamista, mittaamista, kvantitatiivista esittämistä, lakien<br />

tuntemusta, teoreettista selittämistä ja mallintamista, sekä tieteellistä tutkimus- ja<br />

kehitystyötä. Osa-alueiksi voidaan jaotella urheiluvälineet ja varusteet, suorituspaikat ja<br />

niiden varusteet, mittaus- ja tarkkailuvälineet ja<br />

menetelmät, urheilijan suoritus ja elimistön toiminta sekä sääolosuhteiden vaikutus<br />

urheilusuoritukseen. Urheiluvälineiden ja varusteiden yhteydessä voidaan tutkia näiden<br />

sääntöjenmukaisuutta, rakennetta, toimintaa suorituksessa ja siihen vaikuttavia<br />

ominaisuuksia (vuorovaikutukset suorittajan ja ympäristön kanssa, materiaalit, voiteet,<br />

muoto ja niiden vaikutukset). Suorituspaikkojen ja niiden varusteiden<br />

sääntöjenmukaisuutta, rakennetta, materiaaleja, mekaanisia ym. ominaisuuksia,<br />

vuorovaikutusominaisuuksia välineiden ja suorittajan kanssa, sekä eri asioiden vaikutusta<br />

suoritukseen voidaan myös tutkia. Mittaus- ja tarkkailuvälineiden ja menetelmien<br />

yhteydessä tutkitaan niiden vaikutusta kilpailusuoritusten tulosten määritykseen,<br />

harjoittelun mitoitukseen ja optimointiin sekä kunnon seurantaan. Tutkitaan urheilijan<br />

suoritusta kilpailutilanteessa ja erityyppisessä harjoittelussa. Tarkkaillaan, tutkitaan ja<br />

optimoidaan suorituksen tekniikkaa ja rasitusta sekä hoidetaan ja ehkäistään<br />

urheiluvammoja. Voidaan tutkia myös urheilijan elimistön toimintaa, sekä<br />

sääolosuhteiden vaikutusta urheilusuoritukseen.<br />

Fysiikasta liikuntaan. Mekaniikka on selvästi kiinteimmin yhteydessä liikuntaan.<br />

Liikunnassa liike ja siihen vaikuttavat tekijät muodostavat keskeisimmän ilmiömaailman.<br />

Muut fysiikan osa-alueet tulevat mukaan lähinnä mittaus- ja tutkimusprobleemien sekä<br />

biofysiikan kautta.


13<br />

2.2.4.2 Sovellutukset opetuksessa<br />

Fysiikan ja liikunnan integraatiota on tutkittu useassa eri yhteydessä; osittain opetukseen<br />

liitettynä, osittain ilmiöitä tutkittaessa. Parkkalan yläasteella tehtiin tutkimus oppilaiden<br />

liikuntasuoritusten käytöstä fysiikan opetuksessa 9. luokkalaisille. (Kunnas 1990)<br />

Tutkittiin oppilaiden hiihtosuorituksia sekä erilaisia liikesuorituksia: etenemisliikkeet<br />

(kävely, konttaaminen etu- ja takaperin, juoksu), heilahdus- ja värähtelyliikkeet<br />

(tasajalka- ja haarahyppely paikalla, heilahtelu puolapuilla ja renkailla), pyörimisliikkeet<br />

(paikallaan pyöriminen lattialla, pyöriminen renkailla), yhdistetyt liikkeet (kuperkeikka,<br />

tasajalkahyppely eteenpäin, liikkuminen eteenpäin samalla pyörien pystyasennossa).<br />

Tutkimuksen tavoitteet olivat:<br />

- tutustua 9. luokan kurssiin kuuluvan liikeopin käsitteisiin<br />

- tehdä fysiikan oppiminen kiinnostavaksi käyttämällä lähtökohtana oppilaiden oman<br />

kokemusmaailman tilanteita<br />

- korostaa kokeellisen lähestymistavan käyttöä fysiikan opetuksessa<br />

- oppia tekemään liikkeisiin liittyviä mittauksia mittanauhaa ja sekuntikelloa käyttäen<br />

- käyttää koulun videolaitteistoa oppilaiden hiihtosuoritusten tallentamiseen, liikkeiden<br />

havainnointiin sekä mittausvälineenä<br />

- käyttää tietokoneen taulukkolaskentaa videokuvasta saatujen mittaustulosten<br />

käsittelyyn<br />

Hiihtosuoritusten tutkiminen toteutettiin parityönä. Toinen pareista hiihti ja toinen otti<br />

aikaa. Suorituspaikaksi valittiin reitti, jossa oli ylä- ja alamäkiä sekä tasainen osuus.<br />

Hiihtotuloksista tehtiin taulukko ja piirrettiin (t,s)-kuvaaja. Oppilaat tutkivat kuvaajia ja<br />

muistelivat maastossa tapahtuneen hiihdon kulkua. He vertasivat hitaasti hiihdettyjen<br />

ylämäkien, nopeasti laskettujen alamäkien ja tasaisten osuuksien näkymistä kuvaajassa ja<br />

päättelivät kuvaajan olevan sitä jyrkempi, mitä suurempi nopeus on. Ryhmien suorituksia<br />

vertailtiin piirtoheitinkalvoilla. Kuvaajiin yhdistettiin matematiikasta tuttu kulmakerroin ja<br />

suorituksia verrattiin teoreettiseen tasaisen liikkeen malliin.<br />

Erilaisten liikesuoritusten tutkiminen toteutettiin koulun voimistelusalissa kuvaamalla<br />

videokameralla erilaisia oppilaiden valitsemia liikkeitä. Yksi oppilasryhmistä tutki<br />

juoksuun lähtöä. Oppilaat kiinnittivät piirtoheitinkalvon television kuvaruudulle teipillä.<br />

Liike toistettiin pysäytyskuvina kuva kuvalta ja liikkujan lantioon kiinnitetyn<br />

merkkiristikon paikka piirrettiin tussilla kalvolle mahdollisimman tarkkaan. Kuljettu<br />

matka määritettiin vertaamalla todellista tilannetta ja liikkeen kuvaajaa. Aika saatiin<br />

selville kameran pysäytyskuvien välisen aikaeron avulla. Piirrettiin (t,s)- ja (t,v)-kuvaajat<br />

taulukkolaskentaohjelman avulla. Tutkittiin eri liikkeiden nopeutta ja kiihtyvyyttä<br />

Sovellutuksena opitusta oppilaat laativat kuvaajan tavoitteesta omalle Cooper-juoksulle<br />

(12 min juoksu). Kuvaajasta luettiin väliajat 400 metrin välein.


14<br />

Projektissa päädyttiin johtopäätökseen, että peruskoulussa kannattaisi lähteä tutkimaan<br />

liikeilmiötä oppilaille tuttujen liikkeiden kautta. Perusteluina todettiin<br />

1. Oppilaiden voimakas opiskelumotivaatio<br />

2. Liikkeiden kuvaajien yhdistäminen itse suoritukseen onnistuu hyvin, kun oppilaat<br />

muistelevat liikkeen suorituksen eri vaiheita.<br />

3. Videokameran käyttö lisää mahdollisuutta tehdä havaintoja liikkeestä ja tulkita<br />

liikkeen kuvaajia pysäytyskuvan ja hidastuksen ansiosta.<br />

4. Taulukkolaskennan käyttö mahdollistaa kuvaajien piirtämisen luonnosta otetusta<br />

liikeilmiöstä vaivattomasti ja oppilaita innostavalla tavalla.<br />

5. Työskentelyssä korostuu kokeellisen lähestymistavan ja fysikaalisen<br />

käsitteenmuodostuksen suunta, jossa edetään havainnoista suureiden kautta kokeellisiin<br />

lakeihin.<br />

Saksassa on tehty kokeiluja pyöräilyn käyttämisessä opetuksessa. Oppilaat saivat osittain<br />

miettiä mitä halusivat tutkia pyörän avulla, osittain opettaja antoi pakollisia aiheita.<br />

Tutkittiin mm. erilaisten tekijöiden vaikutusta, kiihtyvyyttä alamäissä (jarruttamatta),<br />

nopeutta ylämäissä eri vaihteita käytettäessä, jarrutusmatkoja, kitkan vaikutusta,<br />

huippunopeutta, mittarin tarkkuutta, kaarreajoa sekä potentiaalienergian muuttumista<br />

kineettiseksi energiaksi (Kunnas 1990).<br />

Joissakin kouluissa on käytetty videokameraa apuna fysiikan opetuksessa. Helsingin II<br />

Normaalikoulussa kameraa on hyödynnetty lukiotason opetuksessa. Kameralla kuvataan<br />

tiettyä liikettä ja pysäytyskuvan avulla tutkitaan haluttua ilmiötä liikkeessä. Tutkimuksen<br />

kohteina ovat olleet mm. heitetyn pallon liikerata, penkkipunnerruksen teho sekä<br />

liikkeelle työnnetyn laatikon kitka. Työtapa on helppo ja nopea toteuttaa, jos tarvittava<br />

välineistö on käytettävissä. Oppilaat ovat suhtautuneet videokameran käyttöön<br />

positiivisesti, se on tuonut mukavan lisän ja uutuutta opetukseen (luentomuistiinpanot).<br />

On myös tehty kokeiluja CBL-laitteiston käytöstä opetuksessa. Tällä pienikokoisella<br />

laitteistolla voidaan tehdä mittauksia luonnon olosuhteissa. Tutkimustulokset käsitellään<br />

tietokoneen avulla jälkeenpäin. Mitata voidaan mitä tahansa luonnon ilmiötä<br />

käytettävissä olevista antureista riippuen (luentomuistiinpanot).<br />

2.2.4.3 Urheilusuoritusten tutkiminen<br />

Michael D. de Villiers (1991) on tutkinut tuulen vaikutusta juoksusuoritukseen. Hän<br />

selvitti matemaattisten mallien avulla kuinka juoksijoiden niin usein harmittelema tuuli<br />

todella vaikuttaa itse suoritukseen. Tutkittavaksi matkaksi hän valitsi puolimaratonin<br />

(21.1km), joka suoritetaan edestakaisin juostavalla reitillä. Tutkitaan ideaalitilannetta,<br />

jossa tuuli vaikuttaa puolet matkasta myötä-, puolet vastatuulena, eikä siis vaihda<br />

suuntaa kesken matkaa. Laskutoimitukset on tehty päätelmiä ja todennäköisyyksiä


15<br />

käyttäen, ne eivät perustu mitattuihin tuloksiin. Lopputulokseksi saatiin, että<br />

kokonaisuudessaan tuuli hidastaa juoksusuoritusta, huolimatta siitä, että puolet matkasta<br />

se vaikuttaa juoksun suuntaisesti.<br />

Kari A. Nurmela (1993) kertoo artikkelissaan keihäänheittäjä Heli Rantasen<br />

kehittymisessä lajissaan heittosuoritusten tutkimisen ansiosta. Hänen heittojaan on<br />

tutkittu Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskuksessa tietokoneanalyysin avulla.<br />

Suoritustekniikasta piirrettyjen kuvaajien avulla analysoitiin heittoja ja tutkittiin niiden<br />

parannusmahdollisuuksia. Rantanen on käynyt Kihun mittauksissa kolme - neljä kertaa<br />

vuodessa sekä sen lisäksi heittoja on tutkittu kilpailutilanteessa. Kuvat suorituksista<br />

toivat virheet selvästi esille ja löydettiinkin joukko käytännön asioita, joita voitiin<br />

soveltaa välittömästi keihäänheittäjien harjoitteluun, esimerkiksi keihään lähtökulma,<br />

vartalon kierto ja urheilijan liikerata. Jokaisen urheilijan liikerata on niin yksilöllinen ja<br />

ratautunut, ettei periaatteessa ideaalisinta heittoa voi käytännössä toteuttaa. Olennaisinta<br />

onkin saada haitat mahdollisimman pieniksi ja hyvät ominaisuudet mahdollisimman hyvin<br />

käyttöön. Analyysin merkitys on tärkeä varsinkin nuorelle heittäjälle, joka ei ole vielä<br />

ratautunut tiettyyn heittotyyliin. Mainittakoon, että Rantanen voitti Olympiakultaa<br />

Atlantassa 1996.<br />

Helsingin yliopiston Fysiikan laitoksella on tutkittu mm. hiihtosuoritukseen,<br />

sukellukseen, uimahyppyyn sekä juoksun vauhdinjakoon vaikuttavia fysikaalisia tekijöitä<br />

(luennot).<br />

Eri lajien valmennusoppaissa perustellaan optimaalinen suoritus usein fysiikan avulla.<br />

Urheilijat ovat hyvin tietoisia fysiikan vaikutuksesta suoritukseensa. Kertoessaan EMmaratonin<br />

kulusta Unkarissa 1998 Harri Hänninen tuo esille tärkeänä esille 28 km<br />

kohdalla tekniikan muuttamisen; painopisteen laskemisen ja siirtyminen nopeammalla<br />

frekvenssillä juoksemiseen. Oleellisena osana hänen juoksukuvaustaan ovat ajat, matkat<br />

ja juoksunopeudet. (Pekola 1998)<br />

2.2.4.3.1 Jyväskylän Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskus<br />

Vuonna 1991 perustettiin Jyväskylään Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskus, Kihu.<br />

Sen tehtävänä on kilpa- ja huippu-urheilua auttava tutkimus- ja palvelutoiminta.<br />

Tutkimuskeskuksessa toimivien tutkijoiden erikoisalueet ovat kestävyys, voima - nopeus,<br />

taito - taktiikka, urheilupsykologia, urheilulääketiede, urheilusosiologia ja tietotekniikka.<br />

Kihu analysoi ja kehittää valmennus- ja testausmenetelmiä, kehittää harjoittelu- ja<br />

kilpailuvälineitä sekä -menetelmiä, analysoi huippusuorituksia ja huippu-urheilijoita sekä<br />

kehittää menetelmiä lahjakkuuksien löytämiseksi. Tutkimuskeskus tarkastelee myös<br />

kilpa- ja huippu-urheilun merkitystä yhteiskunnassa.<br />

Kihun käyttämiä urheilijoiden suoritustekniikan tutkimusvälineitä ovat mm.<br />

videopohjaiset liikeanalyysi- ja pelianalyysijärjestelmät, laser- ja infrapunasädetekniikkaan<br />

perustuvat nopeus- ja etäisyysmittarit sekä voima- ja kiihtyvyysmittarit. Joukkuepeleissä<br />

selvitetään lajisuorituksia taidon, lajikäsityksen, taktiikan ja pelaajaominaisuuksien avulla.<br />

(www.kihu.jyu.<strong>fi</strong>)


16<br />

Urheilijalle ja valmentajalle annetaan joko kirjallinen palaute tai videopalaute. Videoissa<br />

on yhdistetty urheilusuoritus, mittasignaali ja joitakin suorituksen kriittisiä vaiheita<br />

kuvaavia muuttujia.<br />

Useimmat yksilölajien mittaukset tehdään kilpailuissa ja harjoitusleireillä, joissa urheilija<br />

tavoittelee suorituskykynsä äärirajoja.<br />

Tutkimuskohteita ovat olleet mm. yleisurheilussa juoksijat, hyppääjät, keihään- ja<br />

kiekonheittäjät ja kuulantyöntäjät sekä muissa lajeissa mäkihyppääjät, hiihtäjät, melojat,<br />

ampujat, jalkapalloilijat, sulkapalloilijat, jääkiekkoilijat ja tenniksen pelaajat. Liitteenä on<br />

annettu (Liite 1) mittaustulokset naisten hypyistä Someron seiväshyppykarnevaaleilla,<br />

jossa mitattiin hyppääjien vauhdinjuoksunopeudet viimeisen 15 metrin matkalta<br />

heinäkuussa 2000 sekä vuoden 2000 Kalevan kisojen 100 m juoksun <strong>fi</strong>naalin<br />

väliaikamittaukset (Liite 2) . Lisäksi on tutkittu mm. juoksun kontaktin kestoa ja<br />

ajoitusta valomaton avulla, kestävyysjuoksun alppimajaharjoittelua, pikajuoksijan<br />

harjoitusvuoden aikaista askelvaihtelua sekä etsitty kykyjenetsintäprojektilla sopivia<br />

kestävyysjuoksijoita.<br />

2.2.5 Integraation käyttö opetuksessa<br />

Integraatiokokeilut osoittavat työtavan motivoivaksi ja toimivaksi. Se auttaa oppilaita<br />

yhdistämään oma suorituksensa teoriaan. Fysiikan merkitys urheilusuorituksille on<br />

huomattava. Urheilijat hyödyntävät fysiikkaa hyvin säännönmukaisesti ja tietoisesti<br />

pyrkiessään parantamaan omia suorituksiaan.<br />

3 TUTKIMUSONGELMAT JA -MENETELMÄT<br />

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää miten liikunta voi tukea peruskoulun fysiikan<br />

opetusta. Oppilaat kokevat fysiikan usein vaikeaksi ja teoreettiseksi oppiaineeksi.<br />

Liikunta puolestaan on yksi pidetyimmistä oppiaineista. Tutkittiin mahdollisuuksia, miten<br />

tuttu ja pidetty oppiaine voi osaltaan tukea fysiikan oppimista. Liikunnan laajuuden<br />

vuoksi siitä valittiin tutkittavaksi osa-alueeksi yleisurheilu, joka tarkennettiin juoksuurheiluun.<br />

Tutkimusongelmia ovat:<br />

- tukevatko oppikirjat ja opetussuunnitelmat juoksu-urheilun käyttöä fysiikan<br />

opetuksessa<br />

- miten juoksu-urheilu voi tukea fysiikan eri osa-alueiden opetusta<br />

- miten oppilaat tunnistavat fysiikan yleisurheilussa<br />

- miten liikunnan opettajat suhtautuvat fysiikan ja liikunnan integraatioon


17<br />

Ongelmia lähestytään selvittämällä integraation yleisiä mahdollisuuksia kirjallisuudessa<br />

esitettyjen ajatusten pohjalta ja soveltamalla niitä fysiikan ja liikunnan suhteeseen.<br />

Opetussuunnitelmaa tutkittiin fysiikan ja liikunnan, sekä juoksu-urheilun osalta.<br />

Selvitettiin minkälaisia integraatiokokeiluja on tehty ja onko yhteistyö koettu toimivaksi<br />

opetusmuodoksi.<br />

Tutkitaan miten juoksu-urheilu näkyy fysiikan eri osa-alueissa ja miltä osin sitä on<br />

mahdollista käyttää opetuksessa.<br />

Oppikirjasarjoja tutkittiin analysoimalla yleisimpiä peruskoulun kirjasarjoja ja<br />

selvittämällä tukevatko ne juoksu-urheilun käyttöä fysiikan opetuksessa.<br />

Oppilaiden ajatuksia on selvitetty kirjallisella tutkimuksella Lauttasaaren Yhteiskoulun<br />

yhdeksäsluokkalaisille.<br />

Oppilastutkimuksen tavoitteena on selvittää kuinka peruskoulun yhdeksäsluokkalaiset<br />

yhdistävät koulussa oppimiaan tietoja käytäntöön. Työssä selvitetään fysiikan ilmiöiden<br />

tunnistamista yleisurheilulajeissa. Tutkittiin:<br />

- Ovatko oppilaat omatoimisesti ajatelleet yleisurheilulajeihin sisältyvää<br />

fysiikkaa?<br />

- Mitä fysiikan ilmiöitä oppilaat tunnistavat yleisurheilulajeissa?<br />

- Missä määrin oppilaat ajattelevat erityyppisten yleisurheilulajien sisältävän<br />

fysiikkaa?<br />

- Mitä fysiikan mittausmenetelmiä oppilaat tunnistavat yleisurheilussa?<br />

Liikunnan opettajien suhtautumista yhteistyöhön tutkittiin Helsingin yliopiston Fysiikan<br />

laitoksen Didaktisen fysiikan kurssilla tehtyjen opettajahaastattelujen avulla.<br />

4 FYSIIKAN ERI OSA-ALUEIDEN ILMENEMINEN JUOKSU-<br />

URHEILUSSA<br />

Tässä luvussa tutkitaan miten juoksu-urheilu näkyy fysiikan eri osa-alueissa ja mitkä<br />

niistä sopivat parhaiten opetukseen.<br />

4.1 Lämpö<br />

Juoksijaan vaikuttavat sekä ulkoiset, että sisäiset lämpöilmiöt. Juoksija on ulkoisten<br />

olosuhteiden armoilla kaiken aikaa. Olosuhteet nostavat tai laskevat hänen lämpötilaansa.<br />

Lisäksi itse juoksusuoritus nostaa juoksijan lämpötilaa. Elimistö pyrkii poistamaan<br />

ylimääräisen lämmön. Ruumiin lämpötilan säädössä haihtumisella on tärkeä osa, haihtuva<br />

hiki sitoo lämpöä ja poistaa sitä elimistöstä. Kuumassa ilmastossa on tärkeä juoda


18<br />

riittävästi, muutoin keho ei pysty haihduttamaan ylimääräistä lämpöä ja elimistön<br />

lämpötila kohoaa. (Hassi & al 1995) Ihmisruumis voi luovuttaa lämpöä säteilemällä.<br />

Lämpöä siirtyy ohi virtaavaan ilmaan myös johtumalla. Verenkierrolla on tärkeä merkitys<br />

ihmisen lämpötilan säädössä. Suonissa virtaava veri kuljettaa mukanaan lämpöä ja tasaa<br />

ihmisen eri osien välisiä lämpötilaeroja. Kun juostessa tulee kuuma, pintaverisuonet<br />

kuljettavat liian lämmön pois elimistön sisäosista, tämä näkyy punastumisena.<br />

Hengitettävä ilma siirtyy useimmiten lämpimämpään systeemiin (ilmasta juoksijaan),<br />

laajenee ja siirtyy lämpimämpänä takaisin ympäristöön, samalla haihtuu vettä. Pakkasella<br />

havaitaan kaulaliinan, johon uloshengitettävä ja kostea ilma tulee, samoin kuin hiusten<br />

huurtuvan. Nähdään myös sumupilvi juoksijan hengittäessä, lämmin vesihöyry härmistyy<br />

ulos hengitettäessä.<br />

Juoksija pyrkii pitämään lämpötilansa lähes tasaisena ulkoisista olosuhteista riippumatta.<br />

Jotta elimistön lämmönsäätelyjärjestelmä pystyisi toimimaan ja palauttamaan muuttuneen<br />

lämpötilan takaisin, on kehon lämpötilan pysyttävä välillä 30°C - 42°C. Kehon<br />

normaalilämpötila on n. 37°C. Voimakkaassa lihastyössä elimistön lämpötila voi nousta<br />

jopa lähelle 40°C, mutta suorituksen loputtua se palautuu nopeasti normaaliksi.<br />

Vaatetuksen suunnittelun ja valinnan on oltava olosuhteisiin sopivaa. Talvella ja sateella<br />

tarvitaan eristystä, jotta lämpö pysyisi systeemissä. Kesällä vaatetuksen on oltava<br />

kevyttä, jotta ylimääräistä lämpöä ei varastoidu systeemiin. Usein juoksijan siirtyessä<br />

erilaisiin ilmasto-olosuhteisiin (lämpö, paine) elimistö reagoi tavalla tai toisella. Iho on<br />

ihmisen mittari, joka mittaa ihon ja ympäristön lämmönvaihdon tehoa ja aistii ihmisessä<br />

tapahtuvat lämpötapahtumat.<br />

Juoksija on paineen kanssa tekemisissä monella eri tavalla. Hän aiheuttaa alustaan<br />

kohdistuvan paineen. Tämä riippuu hänen painostaan sekä kengän koosta (alasta). Hän<br />

on kaiken aikaa ympäristön ilmanpaineen vaikutuksen alainen. Monesti huippujuoksijat<br />

tekevät harjoituksia erilaisissa paineolosuhteissa, mm. vuoriston korkeanpaikan leireillä.<br />

Ilman hapen määrä on verrannollinen ilmanpaineeseen ja tiheyteen, niinpä pienemmässä<br />

paineessa ruumiin hapensaanti vaikeutuu. Näin juoksusuorituskin vaikeutuu.<br />

Pienemmässä ilmanpaineessa vaikuttava ilmanvastus on myöskin pienempi. Kehon muoto<br />

aiheuttaa vähemmän pyörteitä ilmassa. (Tuokko 1965) Sisäisesti juoksijaan vaikuttaa<br />

hänen verenpaineensa.<br />

Noste vaikuttaa nesteessä. Juoksija hyödyntää sitä tehdessään harjoitusta vedessä.<br />

Erityisesti loukkaantumistapauksia varten on suunniteltu liivi, joka pitää juoksijan<br />

sopivasti pinnalla ja mahdollistaa pehmeän harjoittelun. Nesteiden väliaineen vastus<br />

alenee lämpötilan noustessa. Materiaalien kimmo-ominaisuudet, tiheys, lämmönjohtavuus<br />

ja absorptiokyky vaikuttavat mm. Juoksukenkien ja –vaateiden käyttäytymiseen eri<br />

olosuhteissa. Materiaalit pyritään valitsemaan siten, että tuote toimii hyvin erilaisissa<br />

olosuhteissa esim. eri lämpötiloissa. Juoksijan ympäristön lämpötila samoille<br />

juoksukengille saattaa vaihdella välillä -20°C - +40°C.


19<br />

4.2 Energia<br />

Energiaa ei synny eikä häviä. Se joko siirtyy tai muuttuu muodosta toiseen. (Lavonen &<br />

al 1994)<br />

Juoksijalla on tietty liike-energia, joka riippuu hänen nopeudestaan. Juoksijan ollessa<br />

paikallaan liike-energiaa ei ole.<br />

Juoksija käyttää liikkumiseen sisäistä energiaansa. Sisäenergia siirtyy liike-energiaksi.<br />

Käytettävissä olevan sisäenergian suuruus on juoksijalle ominainen, siihen vaikuttavat<br />

juoksijan kestävyys, ketteryys ja lihaskunto. Hän saa suoritukseen käyttämänsä energian<br />

ravinnosta. Ympäristön puitteissa hän on nykyaikana riippuvainen ulkoisista energian<br />

lähteistä: juoksuradan, reitin, stadionin huoltorakennusten rakentaminen, valon, äänen,<br />

lääke- ja ravintoaineiden tuotto, matkustus juoksupaikalle, juoksumatto ym.<br />

Potentiaalienergialla ei ole juoksijan liikkeelle merkitystä tasaisella juostaessa. Hän etenee<br />

pitäen painopisteensä lähes samalla korkeudella kaiken aikaa. Lähtötelineeseen<br />

asettautuessaan juoksija nostaa lantionsa hartioitaan korkeammalle varastoiden<br />

potentiaalienergiaa. Lähtölaukauksen tapahduttua potentiaalienergia (ja sisäiset energiat)<br />

vapautuu juoksija liike-energiaksi, teline pysyy paikallaan.<br />

Kun sisäenergia muuttuu liike-energiaksi siirtyy osa energiasta lämmöksi. Työ ja lämpö<br />

ovat siirtyvää energiaa. Juoksijaan voi siirtyä lämpöä säteilyn välityksellä auringosta,<br />

johtumalla vaateista sekä kulkeutumalla esim. juoman mukana. Juoksija lämpenee<br />

suorituksen aikana kun osa energiaa siirtyy lämmöksi sisäenergian muuttuessa liikeenergiaksi.<br />

Mitä vaativampi on suorituksen taso, sitä enemmän juoksijan lämpötila<br />

nousee. Systeemin sisäenergian muutos on systeemiin tehdyn työn ja siihen tuodun<br />

lämpöenergian summa. Juoksija tekee työtä tuottaen lämpöenergiaa sekä vastaanottaa<br />

ympäristöstä lämpöä.<br />

Työ on mekaaninen tapa siirtää energiaa systeemistä toiseen. Voima, joka lisää energiaa<br />

tekee työtä. Voiman vähentäessä energiaa, sitä vastaan tehdään työtä. Kosketushetkellä<br />

tehdään työtä lepokitkaa vastaan. Kaiken aikaa tehdään työtä ilmanvastusta vastaan.<br />

Kaikki termodynaamiset prosessit suuntautuvat kohti tasapainotilaa. Mekaanisen<br />

energian siirtyminen lämmöksi on tasapainotilaan johtava prosessi. Lämpö ei voi siirtyä<br />

itsestään mekaaniseksi energiaksi. Toisin sanoen, juoksijan ollessa lämmin lämpö ei voi<br />

siirtyä itsestään juoksuksi. Lämpö on hyötykäytön kannalta huonompaa energiaa kuin<br />

mekaaninen energia. Liikettä vastaan kohtisuora voima, esim. pinnan tukivoima, ei tee<br />

työtä lainkaan. Gravitaatiolla on kyky varastoida sitä vastaan tehty työ<br />

potentiaalienergiaksi. Myös jousella on sama ominaisuus puristettaessa. Esimerkkinä<br />

tästä ovat uudet “hyppykengät”, jotka toimivat kuin niissä olisi jousi pohjassa.<br />

Potentiaalienergia palautuu liike-energiaksi askeleen jälkeen.<br />

Juoksija liikkuu tietyllä teholla. Kemiallisen energian kulutuksen teho juostessa on n. 600<br />

W (Lavonen & al 1994) Kiihdytyksessä juoksija käyttää liike-energian lisäykseen tietyn<br />

tehon, joka riippuu juoksijan massasta, nopeudesta ja kiihdytyksen suuruudesta.<br />

Tasaisella nopeudella juostessaan hän tekee työtä tietyllä teholla kitkaa ja ilmanvastusta<br />

vastaan.


20<br />

Juoksu pyritään tekemään mahdollisimman optimaaliseksi energiankulutukseltaan.<br />

Juoksuaskel jaetaan kolmeen osaan: tukivaihe, ponnistusvaihe ja lentovaihe.<br />

Tukivaiheessa jalka on välittömästi tullut maahan, ponnistusvaiheessa ponnistamassa<br />

uuteen askeleeseen ja lentovaiheessa ilmassa. Analysoidaan askeleen pituutta, taajuutta<br />

sekä lento- ja tukivaiheen kestoa. Näihin vaikuttavat juoksuvauhti, jalkojen pituus,<br />

juoksijan taso, päämatka, harjoitusmuodot sekä väsymys. Vauhdin kasvaessa tukivaiheen<br />

kesto lyhenee ts. kitka vaikuttaa lyhemmän ajan ja lentovaihe pitenee. Pikajuoksussa<br />

myös lentovaiheen kesto lyhenee. Maratoonareilla lentovaihe on yleensä lyhyt ja<br />

tukivaihe pitkä. Tällöin horisontaalisen nopeuden häviö jalan maahantulovaiheessa on<br />

suurin.<br />

Juoksuaskeleen pituus suhteutetaan jalkojen pituuteen. Pitkäjalkainen juoksija juoksee<br />

lyhyellä askeleella suhteessa lyhytjalkaisen askellukseen. Askelpituus lyhenee matkan<br />

kasvaessa. Lyhyt askel on taloudellisin askel. Tässä lentovaihe on lyhyt ja askel matala,<br />

painopiste tekee matalan kaaren ja heilahtelee vain vähän vertikaalisuunnassa. Juoksijan<br />

väsyessä tukivaihe pitenee ja lentovaihe lyhenee.<br />

Energiana kulutusta minimoidaan juoksemalla pienessä etunojassa. Vältetään energian<br />

kuluttamista ristiin askeltamiseen sekä käsien turhiin, liikkeisiin. (Bauersfeld & Schröter<br />

1989)<br />

4.3 Mekaniikka<br />

4.3.1 Kinematiikka<br />

4.3.1.1 Suoraviivainen etenemisliike<br />

Juoksijan liikkeessä ei tarkastella muodon, siis asennon, muutoksia vaan yksinomaan<br />

massakeskipisteen liikettä. (Lavonen & al 1995) Juoksijan etenemisellä tarkoitetaan<br />

paikan muuttumista, mikä havaitaan juoksijan liikkeenä. Tämä on koko suorituksen<br />

tarkoitus, päästä tietystä paikasta toiseen. Useimmiten yli 100 m matkoissa juoksurata ei<br />

ole täysin suoraviivainen, vaan juoksija joutuu kääntymään reitin mukaisesti, esim. 400 m<br />

rata, maastojuoksureitinrata ym.<br />

Juoksijan liiketila muuttuu hänen lähtiessään liikkeelle, kiihdyttäessään, muuttaessaan<br />

suuntaansa, hidastaessaan ja pysähtyessään. Vain vuorovaikutus toisen kappaleen kanssa<br />

voi muuttaa liiketilaa. Juoksija on vuorovaikutuksessa pinnan sekä ilman kanssa ja lisäksi<br />

häneen vaikuttavat sisäiset vuorovaikutukset. Ilman vuorovaikutusta pinnan kanssa<br />

juoksija ei pysty muuttamaan liiketilaansa; lähtemään liikkeelle, kiihdyttämään,<br />

kääntymään tai pysähtymään.


21<br />

Vuorovaikutukset luokitellaan etävuorovaikutuksiksi ja kosketusvuorovaikutuksiksi.<br />

Juoksijaan vaikuttavista vuorovaikutuksista gravitaatio on etävuorovaikutus.<br />

Kosketusvuorovaikutuksia ovat pinnan tukivoima, väliaineen vastus ja kitka.<br />

Liikerata on juoksijalle tärkeä. Ratajuoksussa se on 400 metrin standardirata, maastossa<br />

erikseen määritelty, mikä tahansa reitti. Liikerataa voidaan havainnollisesti tarkastella<br />

fysikaalisen kuvaajan avulla (paikka, aika) -koordinaatistossa. Rata ≡ paikka ajan<br />

funktiona: x = x(t). Juoksijan rataa kontrolloidaan reitin merkitsemisellä ja juoksuradan<br />

rataviivoilla. Juoksija on hyvin tietoinen ratakäyrästään, täten juostu matka pysyy<br />

minimaalisena ja saavutetaan paras mahdollinen aika. Münchenin 10 000 m juoksussa<br />

Lasse Virenin keskinopeus oli pienempi kuin toiseksi sijoittuneen, mutta hän voitti<br />

juoksun. Hän juoksi kaiken kaikkiaan lyhyemmän matkan kuin toiseksi sijoittunut. Viren<br />

juoksi ensimmäisen radan sisäreunaa pitkin, kun taas seuraava käytti osan matkasta radan<br />

ulkoreunaa ja toista rataa. Radan leveys on 125 cm, sisäradalla yksi kierros on 114,40m,<br />

toisella radalla kierroksen pituudeksi tulee 117,55 m. Kaiken kaikkiaan toiseksi<br />

sijoittunut juoksi n. 50 m pidemmän matkan kuin Viren. (Saari 1979)<br />

Juoksuradan suunta on tärkeä huomioida viestikapulan vaihdossa, jotta vaihto onnistuisi<br />

sujuvasti. Jos juoksija poikkeaa hänelle määrätyltä reitiltä, tai esim. astuu lyhyissä<br />

juoksuissa rataviivalle, suoritus hylätään.<br />

Juoksija on hyvin tietoinen juoksunopeudestaan. Kilpailutilanteessa se pyritään<br />

maksimoimaan, harjoituksessa pitämään harjoituksen vaatimusten mukaisena (kova,<br />

reipas, löysä). Erilaiset nopeusharjoitukset ovat tärkeä osa juoksijan harjoittelua. Monet<br />

harjoitukset tehdäänkin kello kädessä kontrolloiden tarkasti omaa nopeutta. Myös<br />

hölkkääjät, jotka eivät pyri suorittamaan juoksua tietyllä nopeudella, laskevat usein<br />

juoksunopeutensa. Optiminopeus on yksilöllinen juoksumatkasta ja juoksijan tasosta<br />

riippuen. Pikajuoksumatkoilla nopeus on maksimaalinen ja suoritus lyhytkestoinen,<br />

kestävyysmatkoilla nopeuden ja keston suhde on erilainen. Juoksijan nopeus ei ole sama<br />

koko juoksusuorituksen ajan, joten yleensä tarkastellaan juoksijan keskinopeutta.<br />

Juoksija ilmaiseen nopeutensa usein yksiköissä minuuttia/kilometri.<br />

matka aika nopeus nopeus nopeus<br />

(min/km) (m/s) (km/h)<br />

100 m 9,84 1,64 10,16 36,59<br />

400 m 43,29 1,80 9,24 33,33<br />

1500 m 3.26,00 2,29 7,28 26,20<br />

5000 m 12.39,36 2,53 6,58 23,72<br />

10 000m 26.22,75 2,64 6,32 22,73<br />

maraton 42,2 km 2.06.05 2,99 5,58 20,00<br />

3000 m esteet 7.55,72 2,64 6,31 22,73<br />

110 m aitajuoksu 12,91 1,96 8,52 30,61<br />

400 m aitajuoksu 46,78 1,95 8,55 30,77<br />

4 x 100 m viesti 37,40 1,56 10,70 38,46<br />

4 x 400 m viesti 2.54,20 1,81 9,18 33,15<br />

Taulukko 2. Miesten maailmanennätykset 1.4.1999, nopeudet ovat keskinopeuksia.<br />

(Siukonen 1999)


22<br />

Juoksunopeus voidaan määrittää myös askelpituuden ja askeltaajuuden tulona (Torm<br />

1991) Täysivauhtisessa juoksussa askeltaajuutta pidetään oleellisempana tekijänä.<br />

Aitajuoksija joutuu aina sovittamaan askeltiheytensä ja askelpituutensa aitojen<br />

välimatkoihin. Ennen jokaista kilpailua hän suunnittelee juoksusuorituksen, olosuhteet<br />

huomioon ottaen. Hän pyrkii pitämään nopeutensa vakiona koko juoksun ajan, myös<br />

aitoja ylittäessään. Juoksu koostuu neljästä osasta: lähtö ja juoksu ensimmäiselle aidalle,<br />

aidan ylitys, välijuoksu aitojen välissä sekä loppukiihdytys.<br />

Kingdom: reaktioaika 142 ms<br />

1. aita 2. aita 3. aita 4. aita 5. aita 6. aita 7.aita 8. aita 9. aita 10. aita loppu tulos<br />

2,55 3,60 4,61 5,61 6,61 7,59 8,59 9,59 10,62 11,64 1,34 12,98<br />

Jackson: reaktioaika 131 ms<br />

2,57 3,61 4,65 5,67 6,71 7,72 8,75 9,79 10,82 11,87 1,41 13,28<br />

Taulukko 3: Parhaiden juoksijoiden väliajat Soulin Olympiakisojen miesten 110 m:n<br />

aitajuoksun loppukilpailussa. (Torm 1991)<br />

Myös muissa yleisurheilulajeissa juoksuosuuden nopeus on tärkeä osa suoritusta.<br />

Hyppääjä kehittää juoksuosuuden aikana alkunopeuden, joka vaikuttaa hypyn pituuteen.<br />

Myös keihäänheitossa juoksu antaa keihäälle tietyn alkunopeuden, jota lisätään käden<br />

heittoliikkeellä.<br />

Liike on kiihtyvää nopeuden muuttuessa. Muutoksen ollessa suuremmasta pienempään<br />

on kiihtyvyys negatiivista ja liike hidastuvaa. Kilpailutilanteessa juoksu alkaa ja loppuu<br />

kiihtyvän liikkeen osuuteen, alussa lähtökiihdytys, loppuvaiheilla vauhti hidastuu ja<br />

lopussa useimmiten, varsinkin kestävyysmatkoilla, on loppukiihdytys. Vaiheiden pituudet<br />

riippuvat juoksijan tasosta ja juostavasta matkasta. (Torm 1991) Pikajuoksijan<br />

kiihdytysvaihe on lyhyempi ja kiihdytys suurempi kuin kestävyysjuoksijan, hän pyrkii<br />

saavuttamaan maksiminopeutensa mahdollisimman nopeasti. Lähtötilanteessa kiihdytys<br />

pyritään saamaan maksimaaliseksi lähtötelineiden avulla. (Oikarinen & al 1998)<br />

Kiihdysvaiheessa voidaan saavuttaa sitä suurempi nopeus mitä pidempi ja<br />

suoraviivaisempi kiihdytysrata on. (Bauersfeld & Schröter 1989)<br />

Pudotessaan kappale on Maan vetovoiman aiheuttamassa tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä.<br />

Kiihtyvyys on kappaleesta riippumaton, suuruudeltaan 9,81 m/s 2 . Aitajuoksijan<br />

massakeskipiste on vapaassa putoamisliikkeessä aidan ja esteen ylityksen jälkeen.<br />

Juoksija voi muuttaa asentoaan ylityksen aikana, mutta painopisteen paikka ei muutu<br />

asennon muuttuessa. Juoksijaan vaikuttaa tilanteesta riippuva ilmanvastus. Ponnistus<br />

aiheuttaa juoksijalle tietyn vaakasuoran nopeuden ja näin hän etenee myös<br />

horisontaalisesti. Jalat ovat juostessa jatkuvasti vuorotellen putoamisliikkeessä ja<br />

nousuliikkeessä. Tällöin liike ei ole kuitenkaan vapaata vaan sitä kontrolloidaan juoksijan<br />

sisäisillä voimilla.


23<br />

4.3.1.2 Käyräviivainen etenemisliike<br />

Aitajuoksijan hypätessä aidan yli on painopiste heittoliikkeessä. Vaikuttavat voimat ovat<br />

gravitaatio ja ilmanvastus. Painopisteen kulkema ratakäyrä on kaari, jolla on<br />

huippukohta, jossa vertikaalisuuntainen nopeus on nolla ja jossa tämä nopeus vaihtaa<br />

suuntaa. Hypyn korkeuteen ja kantamaan vaikuttavat lähtökulma ja askeleen<br />

ponnistusvoima. Juoksija pyrkii optimoimaan hypyn mahdollisimman lyhyeksi ja sopivan<br />

korkeaksi aidan ylityksen kannalta (Torm 1991).<br />

Juoksijan jalka liikkuu heittoliikkeen kaaren omaisesti. Sitä hallitaan sisäisten voimien<br />

avulla, se ei ole vapaassa heittoliikkeessä. Pikajuoksussa kaari on korkea ja lyhyt sekä<br />

taajuus suuri, näin saavutetaan suurempi nopeus. Kestävyysjuoksussa taloudellisinta on<br />

edetä matalilla ja pitkillä askelilla sekä edellistä pienemmällä taajuudella. Myös painopiste<br />

etenee heittoliikkeen tavoin. Se pysyy kuitenkin lähes samalla korkeudella koko<br />

suorituksen ajan.<br />

Juoksija etenee pitkin ympyrän kaarta kaksi kertaa ratakierroksen aikana. Hän on tällöin<br />

ympyräliikkeessä. Liikettä tarkastellaan kaarenpituuden avulla suoraviivaisen liikkeen<br />

tavoin. Juoksijan hetkellinen nopeus on radan tangentin suuntainen. Vaikka juoksijan<br />

ratanopeus pysyisi vakiona kaarretta juostaessa, sen suunta muuttuu koko ajan ja<br />

juoksijalla on kiihtyvyyttä. Normaalikiihtyvyys on kohtisuorassa etenemisliikettä vastaan,<br />

kohti radan kaarevuuskeskipistettä, ja muuttaa liikkeen rataa. Mitä jyrkempi kaarre on<br />

sitä suurempi on normaalikiihtyvyys. Normaalikiihtyvyyttä tutkitaan kulmanopeuden,<br />

keskuskulman ja kaarenpituuden avulla. Se pitää juoksijan radallaan. Kengän ja radan<br />

välinen lepokitka aiheuttaa normaalikiihtyvyyden. Nopeuden ollessa suuri ja kitkan pieni<br />

se ei enää riitä vaan juoksija suistuu radaltaan esim. jäällä. Kappaleen hitauden<br />

aiheuttama keskipakoisvoima pyrkii suistumaan juoksijan radaltaan.<br />

Tangenttikiihtyvyys muuttaa juoksijan nopeuden suuruutta.<br />

4.3.2 Dynamiikka<br />

4.3.2.1 Liikemäärä ja impulssi<br />

Kappaleen hitaudella tarkoitetaan kappaleen kykyä vastustaa liiketilan muutosta.<br />

(Lavonen & al 1995) Juoksija kokee sen selvimmin lähtiessään liikkeelle ja<br />

pysähtyessään. Keho pyrkii jatkamaan liiketilaansa: pysymään levossa tai liikkeessä.<br />

Lyhyillä juoksumatkoilla, joissa nopeus on maksimaalinen, liikkeelle lähtöä pyritään<br />

nopeuttamaan lähtötelineiden avulla. Näissä juoksijalle luodaan mahdollisimman hyvät<br />

ponnistusolosuhteet, jotta liiketilan muutos tapahtuisi mahdollisimman nopeasti. Juoksun<br />

päätyttyä pysähtyminen vaatii aina joitakin metrejä vapaata juoksurataa.<br />

Halliolosuhteissa, joissa tilaa on usein vähän, pikajuoksijat juoksevat päin pehmustettua<br />

seinää pysähtyäkseen. Kiihdytys, hidastus ja kääntyminen muuttavat liiketilaa vähemmän,<br />

mutta juoksija tuntee aina muutoksen elimistössään. Kappaleen hitausominaisuus tulee


24<br />

esille aitajuoksussa aitaa ylitettäessä. Liiketilan muuttaminen vaatii ponnisteluja, juoksu<br />

vaikeutuu. Viestijuoksussa kapulan vaihto pyritään suorittamaan vauhdissa, näin<br />

säästetään aika joka kuluisi liikkeelle lähtöön ja pysähtymiseen. Samasta syystä<br />

huippumaratoonarit pyrkivät nauttimaan juomansa pysähtymättä.<br />

Liikkeelle lähteminen, kääntyminen ja pysähtyminen on mahdollista vain siirtämällä yhtä<br />

suuri vastakkaissuuntainen liikemäärä jollekin muulle kappaleelle. Juoksijan tapauksessa<br />

toisena kappaleena on Maa, jonka nopeuden muutos on mitätön. Tuki- ja kitkavoimat<br />

antavat yhtä suuret liikemäärät sekä juoksijalle että alustalle.<br />

Aitajuoksijan ylittäessä aita epäonnistuneesti hän työntää aidan kumoon ja menettää osan<br />

liikemäärästään. Juoksijalle on edullisinta ylittää aidat siten, että painopiste kulkee<br />

mahdollisimman alhaalta. Estejuoksussa törmätessään esteeseen juoksija menettää osan<br />

liikemäärästään esteelle, mutta nyt este ei lähde liikkeelle, vaan pakottaa juoksijan<br />

muuttamaan liikkeensä suuntaa tai mahdollisesti pysähtymään kokonaan.<br />

Juoksu rakentuu toistuvista, vuorotellen vasemman ja oikean jalan aiheuttamista,<br />

impulsseista. (Torm 1991). Jalan iskua maahan voidaan pehmentää polvea notkistamalla<br />

ja pehmeällä alustalla. Tällöin muutetaan vuorovaikutusaikaa alustan kanssa. Juoksija<br />

tuntee sen pehmeämpänä juoksuna. Askeleeseen kuluu enemmän aikaa ja juoksu<br />

hidastuu. Usein jalkavaivoista kärsivät pyrkivät juoksemaan pehmeillä alustoilla<br />

säästääkseen jalkojaan. Pehmeällä alustalla juoksu on hitaampaa; askeleeseen kuluu<br />

enemmän aikaan. Talvella lumi toimii pehmentäjänä ja hidastajana. Juoksuradalla<br />

olosuhteet pyritään saamaan optimaalisiksi. Radan ja kenkien materiaalilla ja piikkareilla<br />

impulssi saatetaan mahdollisimman suureksi. Painovoima ja tukivoima antavat juoksijalle<br />

ja radalle yhtäsuuret, vastakkaissuuntaiset impulssit.<br />

4.3.2.2 Voima<br />

Juoksijaan, ja mihin tahansa kappaleeseen, vaikuttava painovoima on riippuvainen<br />

juoksijan massasta. Liikkeen ollessa vapaata putoamisliikettä, painovoima aiheuttaa<br />

kappaleen kiihtyvyyden alaspäin. Painovoima aiheutuu kappaleen vuorovaikutuksesta<br />

Maan kanssa ja näin ollen Maahan kohdistuu yhtä suuri, vastakkaissuuntainen voima.<br />

Maan suuresta massasta johtuen sen liiketilan muutosta ei havaita. Juoksija hyödyntää<br />

painoaan mm. lähtötelineestä liikkeelle lähtiessään. (Torm 1991) Telineessä juoksijan<br />

painopiste pyritään saamaan mahdollisimman korkealle, jotta juoksijan painon<br />

aiheuttamaa kiihtyvyyttä voidaan käyttää hyväksi liikkeelle lähdettäessä. Lantio nostetaan<br />

hartioita korkeammalle ja painopiste siirretään hieman eteenpäin. (Bauersfeld & Schröter<br />

1989)<br />

Tukivoima on kosketuspintaa vastaan kohtisuorassa. (Lavonen & al 1995)<br />

Lähtötelineessä tukipinnat antavat ponnistukselle pitävän tuen ja mahdollistavat<br />

ponnistuksen lähes suoraan eteenpäin. Pinnan tukivoiman ansiosta juoksija pysyy<br />

alustalla, gravitaatio ei niele häntä Maan uumeniin. Tasaisella alustalla tukivoima kumoaa<br />

painovoiman. Ylä- ja alamäissä painovoiman suuntainen osuus tukivoimasta riippuu mäen<br />

kaltevuudesta.


25<br />

Juoksijan liikkeen ollessa tasaisesti kiihtyvää juoksijaan kohdistuu tasainen vuorovaikutus<br />

Newtonin II lain mukaisesti. Kiihtyvyys on verrannollinen vaikuttavien voimien<br />

summaan. Juoksun hidastuessa vaikuttava voima on vastakkaissuuntainen nopeudelle,<br />

kiihtyessä samansuuntainen. Vaikuttavat voimat ovat tasapainossa kun juoksu on tasaista<br />

ja suoraviivaista. Jos juoksu ei ole suoraviivaista ja vakio nopeudella etenevää, juoksijaan<br />

vaikuttaa liikesuuntaa muuttava voima. Juoksijaan vaikuttavia voimia ovat kitka,<br />

ilmanvastus ja sisäiset voimat.<br />

Vaikuttavat voimat ovat joko etä- tai kosketusvoimia. Vaikuttavien voimien summa<br />

määrää liiketilan muuttumisen.<br />

Lepokitka estää juoksijan liukumisen radan pinnalla. Sitä pyritään suurentamaan<br />

lähtötelineiden avulla, suotuisalla alustan materiaalilla ja kengillä; piikkareilla, pohjan<br />

kuvioinnilla tai nastoilla tarpeen mukaan. Lepokitka jarruttaa liikettä ja pakottaa<br />

juoksijan liikkeelle. Se välittää energiaa jalan liikkeestä juoksijan enenemisliikkeeseen.<br />

Esimerkiksi jäällä lepokitka ei ole riittävän suuri pitämään jalkaa paikallaan ja tämä<br />

liukuu taaksepäin joka askeleella. Erilaisissa maastoissa ja olosuhteissa sekä erilaisilla<br />

kengillä lepokitka on erilainen. Liukumisessa vaikuttava kitka on liukukitka. Se hidastaa<br />

liukumista. Liukukitka vaikuttaa juoksijaan liukkaalla alustalla mm. maasto- ja<br />

talviolosuhteissa. Sääolosuhteet; sade, lumi, jää muuttavat liukukitkaa. Lepo- ja<br />

liukukitka riippuvat tukivoimasta. Tukivoiman kautta tulee riippuvuus painosta ja painon<br />

kautta massasta. Lepokitka aiheutuu vuorovaikutuksista, jotka eivät kuluta mekaanista<br />

energiaa. Liukukitka aiheutuu mekaanista energiaa kuluttavista vuorovaikutuksista.<br />

Juoksijaan vaikuttava liikettä vastustava väliaine on ilma. Ilman ja juoksijan välillä on<br />

kosketusvuorovaikutus, edetessään juoksija työntää ilmaa pois tieltään. Ilmanvastus<br />

suurenee nopeuden kasvaessa. Se on suurempi pikajuoksussa kuin kestävyysjuoksussa.<br />

Myös väliaineen nopeus vaikuttaa ilmanvastuksen suuruuteen. Väliaineen vastukseen<br />

vaikuttavat juoksijan koko ja muoto, niihin pyritään vaikuttamaan asennolla ja vaatteilla.<br />

Tasavauhtinen juoksu voi joskus voimankäytöltään olla hyvinkin epätasaista tuulisissa<br />

olosuhteissa.<br />

Tuulen Tulos Hyöty Tulos Haitta<br />

nopeus myötä- (s) vasta- (s)<br />

(m/s) tuulessa tuulessa


26<br />

(s)<br />

(s)<br />

1 10,11 0,09 10,30 0,10<br />

2 10,04 0,16 10,40 0,20<br />

3 9,97 0,23 10,52 0,32<br />

4 9,91 0,29 10,65 0,44<br />

5 9,87 0,33 10,80 0,60<br />

10 9,73 0,47 11,76 1,56<br />

Taulukko 4: Keskikokoisen, tuulettomissa olosuhteissa 100 m ajassa 10,20 juoksevan<br />

pikajuoksijan tulosten muutokset erilaisissa tuuliolosuhteissa (Torm 1991).<br />

Jousi varastoi itseensä harmonisen voiman tekemää työtä puristuessaan kokoon.<br />

Vapautuessaan puristuksesta jousi vapauttaa varastoimansa energian. Elastiset<br />

ratamateriaalit toimivat harmonisen värähtelijän tavoin, ne vapauttavat pienen määrän<br />

harmonisen voiman tekemää työtä juoksijan askeltaessa. Uudet “hyppykengät”<br />

käyttäytyvät kuten niissä olisi jousi pohjassa, ne vapauttavat sitomansa harmonisen<br />

voiman tekemän työn. Juoksija koukistaa jalkaansa maahan astuessaan ja vapauttaa<br />

sitomansa energian suoristamalla jalkansa ponnistaessaan kontaktivaiheen<br />

loppuvaiheessa. Jalkaholvi toimii juostessa kuin jousi. (Oikarinen & al 1998) Se painuu<br />

alas ja pomppaa takaisin jokaisella askeleella. Tällä tavoin se toimii energiavarastona,<br />

josta jalka saa liike-energiaa. Juoksutossun pohja on myös joustava, mutta ei läheskään<br />

yhtä tehokas kuin jalkaholvi. Juokseva ihminen toimii kuin eteenpäin pomppiva<br />

kumipallo.<br />

Systeemin etenemisliikkeen määrittelee Newtonin II lain yleistys, jonka mukaan<br />

kappaleen massakeskipiste liikkuu, kuten massapiste, jonka massa on systeemin<br />

kokonaismassa ja johon vaikuttaa systeemiin vaikuttavien ulkoisten voimien summa.<br />

Juoksijan omat, systeemin sisäiset voimat, kuten käsien heilutus ym. eivät muuta<br />

juoksijan liiketilaa, mutta ulkoiset, kuten painovoima ja työntö muuttavat. Juoksijan<br />

painopisteen paikka on oleellinen juostaessa. Juoksu on usein sopivasti etukenoista,<br />

jolloin painopisteeseen vaikuttava paino vie juoksijaa eteenpäin. Aitajuoksija ylittää aidan<br />

loivalla ylitysaskeleella ja juoksee korkeassa juoksuasennossa, tällöin painopisteen liike<br />

on mahdollisimman tasaista (Torm 1991). Ylitysaskel on muunnettu juoksuaskel, jossa<br />

askelpituus on suurempi, ponnistus voimakkaampi, jalkojen ja käsien liikkeet laajemmat<br />

sekä etunoja syvempi.<br />

Juoksijaan vaikuttava tukivoima ja gravitaatiovoima ovat tasapainossa, mutta aiheuttavat<br />

väännön, jos juoksijan keho on vähän poikkeutettuna tasapainosta. Tällöin juoksija pysyy<br />

vielä pystyssä, mutta tuntee väännön. Juostessa jalkojen ja käsien liikkeet tasapainottavat<br />

toisiaan.<br />

Ihmiskehossa luut toimivat vipuina, joita lihasten jännitysvoimat liikuttavat. (Hassi & al<br />

1996) Suuret lihasmassat ovat sijoittuneet lähelle vartaloa, jolloin raajojen<br />

hitausmomentti on pieni ja raajan voi nostaa suhteellisen pienen lihasvoiman avulla ja<br />

nopeasti. Ihmisen vipujen tarkoitus ei niinkään ole voiman kasvattaminen, kuten<br />

koneissa, vaan nopeuden lisääminen. Lihasten supistumisnopeus ei ole kovin suuri, eikä


27<br />

se riitä nopeisiin liikkeisiin, jollei liikenopeutta kasvateta vipujen avulla esim. kädet ja<br />

jalat.<br />

4.4 Värähtelyt ja aaltoliikkeet<br />

Juoksijan askelilla on tietty taajuus, askeltiheys, joka riippuu juoksijasta ja hänen<br />

nopeudestaan. Se ilmaisee kuinka monta askelta otetaan tietyssä ajassa. Haluttaessa lisätä<br />

nopeutta lisätään usein askeltiheyttä. Sydämen sykkeellä on tietty taajuus. Se vaihtelee<br />

rasitustasosta riippuen. Normaali ihmisen leposyke on 60-80 pulssia/minuutti, kovan<br />

harjoituksen jälkeen hyväkuntoisen pulssi saattaa nousta jopa arvoon 200<br />

pulssia/minuutti. Sydämen taajuus, sen kohoaminen ja palautuminen riippuvat ihmisen<br />

iästä, fysiikasta ja kunnosta. (Holopainen & Saastamoinen 1983)<br />

Resonanssi on huomioitava suuren joukon juostessa sillan yli. Jos kaikki juoksevat<br />

samalla taajuudella voi silta joutua resonanssiin juoksun kanssa ja hajota. Useimmiten<br />

juoksijat juoksevat omaan tahtiin, eikä näin käy.<br />

Jalka, lyödessään maahan, synnyttää värähtelyä maassa, josta aiheutuu ääniaaltoja<br />

ilmassa. Samoin käden liike ja hankaus, sekä hengitys aiheuttavat ääntä. Juoksija käyttää<br />

ääntä hyväkseen mm. lähtölaukauksessa, väliaikailmoitukseen ja kuullakseen kilpailijansa.<br />

Ratajuoksuissa jokaisen kilpailijan takana on kaiutin, jotta jokainen kuulisi<br />

lähtölaukauksen samanaikaisesti. Lähtölaukauksen tapahduttua se saapuu katsomossa<br />

istuvalle aina ”jo startin tapahduttua”. Hänen mielestään juoksijat lähtevät matkaan ennen<br />

lähtölaukausta.<br />

Uudet kengät toimivat harmonisen värähtelijän tavoin. Kenkä toimii kuten jousi, joka<br />

varastoi harmonisen voiman tekemää työtä puristuessaan, siis jalan ponnistaessa maasta,<br />

ja pyrkii palautumaan tasapainoon. Tällöin vapautuu potentiaalienergiaa liike-energiaksi,<br />

josta osa jää juoksijan käyttöön, osa värähtelyyn.<br />

Monet optiikan sovellutuksista ovat hyödyllisiä apuneuvoja juoksijan harjoitellessa.<br />

Niiden avulla seurataan ja analysoidaan suoritusta. Tällaisia ovat mm. silmä, silmälasit,<br />

kamera, videokamera. Ne perustuvat valon suoraviivaiseen kulkuun, heijastumiseen ja<br />

taittumiseen.<br />

4.5 Sähkö<br />

Ihmiset ovat juosseet jo kauan ennen sähkön keksimistä. Luonnossa ilmenevä sähkö on<br />

kuitenkin vaikuttanut häneen kaiken aikaa esim. hankaussähkö, salamat. Ihmisen kehon<br />

toiminnasta löytyy paljon sähköisiä ilmiöitä. (Hassi & al 1998) Sähköiset voimat<br />

aikaansaavat jänteidemme ja lihaksiemme lujuuden. Hermoston viestit ovat sähköisiä<br />

signaaleja, ajattelu on sähkömagneettinen ilmiö, sydän toimii sähköpulssein. Ihminen


28<br />

johtaa sähköä melko hyvin; sähköiskussa elimistön läpi kulkee virta, joka sotkee<br />

hermoston sähköiset signaalit ja voi aiheuttaa kemiallisia muutoksia. Sähkön tutkiminen<br />

ja kehitys puolestaan ovat tuoneet uusia ulottuvuuksia juoksusuorituksiin.<br />

Juoksijalle tärkeitä magnetismin, induktion, vaihtovirtapiirien ym. sovellutuksia ovat mm.<br />

kompassi, kaiuttimet, mikrofoni, tietotekniikka, sähkögeneraattorit (energia), tv, radio,<br />

valot. Tärkeitä apuneuvoja kilpailutilanteessa ovat mm. sähköinen lähettäminen,<br />

sähköinen ajanotto sekä maalikamera.<br />

4.6 Liikkeen suhteellisuus<br />

Juoksijan liikettä tarkasteltaessa riittää klassisen mekaniikan mukainen tarkastelu, koska<br />

nopeudet ovat pieniä.<br />

Juoksijan juostessa juoksumatolla, hän pysyy paikallaan ja matto liikkuu. Maastossa<br />

puolestaan juoksija liikkuu ja maasto pysyy paikallaan. Juoksijan koordinaatistosta<br />

katsottuna etäisyys lähdön ja maalin välillä on 0 m, kun taas katsojan näkökulmasta<br />

etäisyys on tietty matka. Juoksuun kulunut aika on kummankin suhteen sama. Klassisessa<br />

fysiikassa aika oletetaan absoluuttiseksi suureeksi, joka ei riipu havaitsijasta. Juoksijan<br />

ohittaessa hitaampi juoksija, ohitettava liikkuu ohittajan suhteen taaksepäin.<br />

4.7 Mittaukset ja säännöt<br />

4.7.1 Ajanotto<br />

Ajanotto voi olla joko käsiajanotto tai täysin automaattinen sähköinen ajanotto.<br />

Edellisessä käytetään sekuntikelloa tai käsikäyttöistä digitaalista ajanottolaitetta.<br />

Loppuaika sekä väliajat otetaan kolmella kellolla. Pyöristys on ratajuoksussa 1/10 sekunti<br />

ja muissa juoksuissa seuraavaan kokosekuntiin. Aika tulee ottaa lähetyslaitteen<br />

välähdyksestä siihen hetkeen asti, jolloin kilpailijan vartalon minkä tahansa osa saavuttaa<br />

maaliviivan lähtöä lähempänä olevan reunan kohdalla olevan pystysuoran tason.<br />

(Yleisurheilun kansainväliset säännöt 1996/1998)<br />

Jos kolmesta kellosta kaksi näyttää samaa aikaa ja kolmas eri aikaa, noiden kahden<br />

kellon näyttämä aika on virallinen tulos. Jos kaikki kolme kelloa näyttävät eri aikoja,<br />

keskimmäinen aika on virallinen tulos. Jos aika on saatu vain kahdella kellolla ja ne<br />

näyttävät eri aikoja, pitempi näistä ajoista on virallinen tulos. Täysin automaattista<br />

ajanottolaitteistoa on käytettävä aina kun mahdollista. Sen käyttö on pakollista<br />

Olympiakisoissa, Maailman mestaruuskilpailuissa sekä Maailman Cupeissa. Tällöin aika<br />

otetaan 1/100 sekunnin tarkkuudella.


29<br />

Väliaikojen ilmoittaminen juoksijalle ei ole sallittua ilman juoksun johtajan ennalta<br />

antamaa lupaa, lukuun ottamatta virallisia kuulutuksia sekä näyttötaulua.<br />

4.7.2 Tuulen mittaus<br />

Juoksumatkoilla 200 m:iin asti tehdyt ennätykset eivät ole voimassa jos tuulen nopeus on<br />

juoksun suunnassa mitattuna myötäinen ja keskimääräiseltä nopeudeltaan yli 2 m/s.<br />

Myötätuuli auttaa juoksijaa parantamaan suoritustaan. Juoksulajeissa tuulimittari tulee<br />

asettaa suoran varrelle radan ensimmäiselle puolelle 50 m maaliviivasta 1.22 m<br />

korkeudelle, enintään 2 metrin päähän juoksuradasta. Mittarin tulos luetaan yksiköissä<br />

m/s ja pyöristetään lähimpään korkeampaan 1/10 m/s positiiviseen suuntaan laskien.<br />

4.7.3 Juoksurata<br />

Normaalin juoksuradan pituus on 400 m. Sen tulee muodostua kahdesta suorasta ja<br />

kahdesta kaarteesta. Radan pituuden mittaus tulee suorittaa pitkin linjaa, joka kulkee 30<br />

cm reunalistan ulkopuolella, ja jollei listaa ole, tällöin pitkin linjaa, joka kulkee 20 cm<br />

radan sisäreunaa osoittavan viivan ulkopuolella. Tulee tehdä kaksi toisistaan<br />

riippumatonta mittausta, joiden tulokset eivät saa poiketa toisistaan enempää kuin 0,0003<br />

x L + 0,01 m, jossa L on radan pituus metreinä.<br />

Yhden radan leveys on vähintään 1,22 m ja enintään 1,25 m. Se on merkitty 50 mm<br />

leveillä viivoilla. Kaikkien ratojen tulee olla yhtä leveitä. Juoksusuunta radalla on<br />

vastapäivään, juoksijan vasen käsi on sisäkentän puolella. Sisin rata saa numeron 1.<br />

Matka lähdöstä maaliin on mitattava siten, että jokainen juoksija, viestissä jokainen<br />

joukkue, juoksee saman matkan. Tämä tasataan lähtöviivojen porrastuksella, kaarevalla<br />

lähtöviivalla sekä kaarella joka osoittaa missä juoksija saa poistua omalta radaltaan.<br />

Tämä koskee yli 400 m pitkiä juoksumatkoja.<br />

4.7.4 Aitajuoksu<br />

Aitajuoksun vakiomatkat miehille ovat 110 m ja 400 m, naisille 100 m ja 400 m. Kullakin<br />

radalla on oltava kymmenen aitaa asetettuna seuraavan taulukon mukaisesti:<br />

miehet<br />

naiset<br />

Juostava matka 110 m 400 m 100 m 400 m<br />

Aidan korkeus 1,067 m 0,914 m 0,840 m 0,762 m


30<br />

Välimatkat:<br />

Lähdöstä 1. aidalle 13,72 m 45 m 13,00 m 45 m<br />

Aitojen välillä 9,14 m 35 m 8,50 m 35 m<br />

Viimeiseltä aidalta<br />

maaliin 8,86 m 9,72 m 11,50 m 13,00 m<br />

Taulukko 5. Aitojen asettelu aitajuoksussa.<br />

Aidan leveys tulee olla vähintään 1,18 m ja enintään 1,20 m, jalustan suurin pituus saa<br />

olla 0,70 m ja aidan kokonaispainon tulee olla vähintään 10 kg. Yläriman korkeuden<br />

tulee olla 70 mm ja sen paksuuden välillä 10 - 25 mm.<br />

Aitojen asettelusta aiheutuu se, että 110 m aitajuoksun keskinopeus on hitaampi kuin 400<br />

m aitajuoksun, kuten taulukosta 2 huomataan. Kummallakin matkalla aitojen lukumäärä<br />

on sama, näin ollen lyhyemmällä matkalla aitoja on tiheämmin kuin pidemmällä matkalla.<br />

Tällöin juoksija ei saavuta yhtä suurta nopeutta aitojan välejä juostessaan kuin<br />

pidemmällä matkalla. Lyhyemmän matkan aidat ovat myös korkeampia.<br />

4.7.5 Estejuoksu<br />

Estejuoksun vakiomatkat ovat 2000 m ja 3000 m. 3000 m estejuoksuun kuuluu 28<br />

kuivaesteen ja 7 vesiesteen ylitys. 2000 m estejuoksuun kuuluu 18 kuivaesteen ja 5<br />

vesiesteen ylitys. Esteen tulee olla 0,914 m korkea ja vähintään 3,96 m leveä. Naisten<br />

estejuoksussa esteen tulee olla 0,762 m korkea ja vähintään 3,96 leveä. Esteen yläparrun<br />

poikkileikkauksen tulee olla neliö, jonka sivu on 12,7 cm. Esteen painon tulee olla välillä<br />

80-100 kg. Kummassakin päässä tulee olla 1,2-1,4 m leveä jalusta. Vesihaudan, itse este<br />

mukaan luettuna, tulee olla 3,66 m pitkä miehillä ja 3,06 m pitkä naisilla sekä molemmilla<br />

3,66 m leveä. Veden pinnan on oltava radan pinnan tasalla, ja haudan on oltava esteen<br />

puoleisessa päässä n. 0,3 m:n matkalta 0,7 m syvä. Esteen tulee olla lujasti kiinnitettynä<br />

vesihaudan etureunaan, ja sen tulee olla yhtä korkea kuin kilpailun muut esteet.<br />

Kilpailijan tulee hypätä veden yli tai mennä veden kautta. Kilpailijan juoksu hylätään, jos<br />

hän astuu vesihaudan jommallekummalle sivulle tai jos hän vie jalkateränsä tai muun osan<br />

alaraajastaan ylityshetkellä esteen yläreunan kautta kulkevan vaakatason alapuolelta.<br />

4.7.6 Maantiejuoksu<br />

Maantiejuoksun vakiomatkat ovat miehille ja naisille 15 km, 20 km, puolimaraton, 25<br />

km, 30 km, maraton, 100 km. Lisäksi järjestetään maantieviestejä.


31<br />

4.7.7 Viestijuoksu<br />

Viestikapulan vaihdon tulee tapahtua kapulan ollessa vaihtoalueella, juoksijan kehon<br />

sijainti ei vaikuta asiaan. Vaihtoon tuleva juoksija voi aloittaa juoksun 10 m ennen<br />

vaihtoaluetta. Vaihtoalueen pituus on 20 m.<br />

Viestikapulan tulee olla sileä, ontto putki, jonka poikkileikkaus on pyöreä ja joka on<br />

tehty yhtenäisenä kappaleena puusta, metallista tai mistä tahansa muusta jäykästä<br />

materiaalista. Kapulan pituus on enintään 300 mm ja vähintään 280 mm. Ympärysmitan<br />

tulee olla 120-130 mm ja painon vähintään 50 g.<br />

4.7.8 Sisähallirata<br />

Kiertävän radan nimellispituuden tulisi olla 200 m. Sen tulee koostua kahdesta<br />

vaakatasossa kulkevasta suorasta ja kahdesta kaarteesta, jotka voivat olla kallistetut.<br />

Kallistuksen suositeltu maksimi kallistuskulma on 18°. Ratoja tulee olla vähintään 4 ja<br />

enintään 6. Niiden tulee olla yhtä leveitä keskenään, vähintään 0,90 m ja enintään 1,10 m<br />

sisältäen oikeanpuoleisen rataviivan leveyden. Juoksusuunta on vastapäivään.<br />

Aitajuoksukilpailut käydään 50 m ja 60 m matkoilla ja ne suoritetaan sisähallin suoralla<br />

radalla.<br />

miehet<br />

naiset<br />

Juostava matka 50 m 60 m 50 m 60 m<br />

Aidan korkeus 1,067 m 1,067 m 0,840 m 0,840 m<br />

Aitojen lukumäärä 4 5 4 5<br />

Välimatkat:<br />

Lähdöstä 1. aidalle 13,72 m 13,72 m 13,00 m 13,00 m<br />

Aitojen välillä 9,14 m 9,14 m 8,50 m 8,50 m<br />

Viimeiseltä aidalta maaliin 8,86 m 9,72 m 11,50 m 13,00 m<br />

Taulukko 6. Aitojen asettelu ja korkeudet sisäradalla.<br />

5 KIRJASARJOJEN ANALYSOINTI<br />

Tässä luvussa tarkastellaan kuinka juoksu-urheilu esiintyy peruskoulun oppikirjoissa.<br />

Tutkittiin kuusi peruskoulun käytetyintä kirjasarjaa (Valtchanova 2000). Kohteeksi


32<br />

valittiin seitsemännen ja yhdeksännen luokan kirjat, koska nämä sisältävät peruskoulussa<br />

opetettavan fysiikka osan. Kirjasarjoissa opetettavat asiat ovat<br />

7 luokalla:<br />

Mekaniikka: mittaamisen periaate, suureet ja mittaustarkkuus, kitka, painopiste, vipu,<br />

kalteva taso, massa, voima, tiheys.<br />

Aalto- ja äänioppi: värähdysliike, aaltoliike, ääni, melu.<br />

Lämpöoppi: lämpö, lämpötila, - lähteet.<br />

Sähkö: jännite ja sähkövirta, turvallisuus, elektroni, johde/ eriste, magnetismi.<br />

9 luokalla:<br />

Mekaniikka: voima ja liike.<br />

Työ, teho, energia, tiheys, paine, ilmakehä ja ilmanpaine.<br />

Lämpöoppi: lämpötila, lämpölaajeneminen, lämpömäärä, olomuodon muutokset, lämmön<br />

siirtyminen, lämpöenergian lähteitä.<br />

Valo-oppi: valo, varjo, heijastuminen, taittuminen, linssit, värit.<br />

Sähköoppi: sähkövaraus ja jännite, virtapiiri, resistanssi, sähkövirran työ ja teho,<br />

magneettikenttä, sähköenergian käyttö.<br />

Elektroniikka: puolijohde, transistori.<br />

Säteily- ja ydinfysiikka: atomiydin, radioaktiivisuus.<br />

Maailmankaikkeus: Aurinkokunta, tähdet.<br />

Kaikki kirjasarjat sisältävät esimerkkejä eri urheilulajeista. Juoksu-urheiluun pohjautuvien<br />

esimerkkien käyttö vaihtelee kirjasarjoittain. Mikään kirjasarjoista ei rajoita juoksuurheilun<br />

käyttöä opetuksessa, mutta toisissa sitä tuetaan ja toisissa se jää opettajan<br />

varaan. Harjoitustehtäviä esiintyy kaikissa kirjoissa löytyviin yhteyksiin perustuen.<br />

5.1 Aine ja energia, fysiikan tietokirja<br />

Aine ja energia -sarjasta löytyy runsaasti yhteyksiä juoksu-urheiluun.<br />

Mittaamisen yhteydessä lähtökohdaksi otetaan, että tutkittavaa kappale voi olla myös<br />

ihminen. Vertaillaan erilaisten liikkuvien esineiden nopeuksia mm. 100 m juoksijan<br />

nopeutta, joka on 11 m/s tai 40 km/h. Kiihtyvyyttä havainnollistetaan kuvalla<br />

lähtötelineeseen asettuneesta juoksijasta. Väliaineen vastuksen yhteydessä nesteen<br />

vaikutusta selitetään vertaamalla juoksua vedessä ja ilmassa.<br />

Värähdysliikkeen yhteydessä tuodaan esimerkkinä ihmisessä tapahtuva värähdysliike,<br />

sydämen syke. Energian käsittelyn yhteydessä huomioidaan ihmisen jokapäiväinen<br />

energianhankinta sekä ravinnon ja kuntoilun yhteys. Luetellaan energiankulutuksen<br />

suuruuksia eri toiminnoille mm. juoksulle nopeudella 15 km/h energiankulutus on noin<br />

2100 kJ/ 30 min sekä hölkän nopeudella 10 km/h energiankulutus on noin 1400 kJ/ 30<br />

min.<br />

Ihmisen lihasten hyötysuhde on 25 %, juoksussa lihasten kemiallisesta energiasta vain 25<br />

% muuttuu kineettiseksi energiaksi, loput muuttuu lämmöksi. 70 kg massainen henkilö


33<br />

kuluttaa energiaa nukkuessaan 80 W, juostessaan 800 W, ja portaita noustessaan 1300<br />

W teholla.<br />

5.2 Impulssi<br />

Kirjassa Impulssi 1 on yksi yhteys juoksu-urheiluun. Mittauksen yhteydessä otetaan<br />

esimerkkinä 100 m juoksu, siitä mitataan matka ja aika tietyllä tarkkuudella.<br />

Kirjassa Impulssi 3 lasketaan keskinopeus, kun 200 m juoksu juostaan ajassa 40 s.<br />

Tutkitaan myös pikajuoksijan kiihtyvyyttä, kun hän kiihdyttää 2 s ajan ja saavuttaa<br />

nopeuden 10 m/s, kiihtyvyydeksi saadaan 5 m/s 2 . Lämmön yhteyttä urheilusuoritukseen<br />

selvitetään. Mitä nopeammin liikut sitä kuumemmalta tuntuu, tällöin enemmän<br />

lämpöenergiaa siirtyy ympäristöön.<br />

5.3 Ydin<br />

Kirjasta Ydin 7 ei löytynyt mitään yhteyksiä juoksu-urheiluun.<br />

Kirjassa Ydin 9 on yksi yhteys juoksu-urheiluun. Pikajuoksijan nopeudeksi todetaan 10<br />

m/s.<br />

5.4 Koulun fysiikka ja kemia<br />

Kirjassa Koulun fysiikka ja kemia 7 mittaustarkkuuden esimerkkinä esitetään 100 m<br />

juoksuajan mittaustarkkuus 0,01 s.<br />

Kirjassa Koulun fysiikka 9 tutkitaan keskinopeutta ja lasketaan esimerkkinä koulun 100<br />

m juoksukilpailussa voittajan keskinopeus. Taulukoidaan myös erilaisia tehon kulutuksia<br />

ja todetaan hölkkääjän kuluttaman kokonaistehon olevan 250 W.<br />

5.5 LUMO, fysiikan ja kemian käsikirja<br />

LUMO-kirjasta yhteyksiä juoksu-urheiluun löytyy kohtalaisesti. Esimerkkinä<br />

fysikaalisesta mittauksesta on 100 m juoksun tulos. Tutkitaan erilaisia liikkeitä mm.<br />

ihmisen juoksua. Urheilukilpailuissa mittaustarkkuus juoksuajalle on 0,01 s, jota


34<br />

selvennetään taulukolla 1500 m juoksun tuloksista. Juoksijan nopeutta verrataan (s,t)-<br />

koordinaatistossa auton nopeuteen. Luetteloidaan erilaisia nopeuksia mm.<br />

maratonjuoksun nopeus on 20 km/h ja pikajuoksun nopeus 35 km/h. Kiihtyvyydestä<br />

otetaan esimerkiksi pikajuoksijan liike. Se on alussa kiihtyvää, sitten tasaista ja lopussa<br />

hidastuvaa, sen kiihtyvyydellä on suunta ja suuruus.<br />

Käsiteltäessä energiankulutusta otetaan esimerkkinä 70 kg massaisen henkilön<br />

energiankulutus hänen juostessaan 1 tunnin ajan nopeudella 12 km/h, kulutus on tällöin<br />

3600 kJ sekä hänen hölkätessään 1 tunnin ajan nopeudella 9 km/h, jolloin<br />

energiankulutus on 2300 kJ.<br />

5.6 Pisara<br />

Pisara-sarjan seitsemännen luokan kirjassa ei ole yhteyksiä juoksu-urheiluun.<br />

Yhdeksännen luokan kirjassa verrataan pikajuoksijan nopeutta pyöräilijän nopeuteen.<br />

Todetaan juoksunopeuden riippuvan matkan pituudesta, jolloin 400 metrin juoksun<br />

nopeus on suurempi kuin 1500 metrin juoksun nopeus. Esimerkkitehtävänä on oman<br />

nopeuden määrittäminen erilaisissa toimissa.<br />

5.7 Juoksu-urheilun käyttö opetuksessa kirjasarjojen pohjalta<br />

Juoksu-urheilun käyttö vaihtelee kirjasarjakohtaisesti. Aine ja energia -sarja on<br />

monipuolisin kirjasarjoista, esimerkkejä ja viittauksia juoksu-urheiluun löytyy runsaasti.<br />

LUMO-kirjasta yhteyksiä löytyy kohtalaisesti. Ydin, Impulssi, Koulun fysiikka ja kemia<br />

sekä Pisara -sarjat käyttävät viittauksia juoksu-urheiluun hyvin niukasti. Juoksu on yksi<br />

ihmisen luonnollisista liikuntamuodoista, siksi onkin yllättävää ettei sen yhteyttä<br />

fysiikkaan tuoda enempää esille peruskoulun fysiikan oppikirjoissa.<br />

Mikään sarja ei sulje pois juoksu-urheilun käyttöä opetuksessa. Ainoastaan Aine ja<br />

energia -sarja tukee sitä selvästi, muut sarjat jättävät sen enemmän opettajan varaan.<br />

6 OPPILAIDEN JA OPETTAJIEN AJATUKSIA INTEGRAATIOSTA<br />

Tässä luvussa tutkitaan oppilaiden ja opettajien ajatuksia integraatiosta. Selvitetään<br />

kuinka peruskoulun yhdeksäsluokkalaiset yhdistävät koulussa oppimiaan tietoja


35<br />

käytäntöön. Tutkitaan myös liikunnan opettajien suhtautumista fysiikan ja liikunnan<br />

integraatioon opetuksessa.<br />

6.1 Oppilaiden ajatuksia<br />

6.1.1 Tutkimus Lauttasaaren Yhteiskoulussa<br />

Tutkimus toteutettiin Lauttasaaren Yhteiskoulussa. Kolme eri yhdeksännen luokan<br />

ryhmää, yhteensä 40 oppilasta, vastasivat kyselylomakkeeseen. (Liite 3) Oppilailta<br />

kysyttiin olivatko he ajatelleet yleisurheilulajeihin liittyvää fysiikkaa omatoimisesti<br />

aikaisemmin ja missä yleisurheilulajeissa he näkevät fysiikkaa. Kysyttiin mitä yhteisiä<br />

mittausmenetelmiä he tunnistavat sekä fysiikassa että yleisurheilussa sekä kuinka paljon<br />

fysiikka ja mitä fysiikkaa eri yleisurheilulajit heidän mielestään sisältävät. Lajit jaettiin<br />

juoksulajeihin, hyppylajeihin sekä heittolajeihin.<br />

Vastaajista 65% ei ollut aiemmin ajatellut yleisurheiluun liittyvän fysiikkaa. Loput 35%<br />

vastaajista olivat ajatelleet asiaa. Näistä puolet mainitsevat minkä lajin yhteydessä olivat<br />

asiaa pohtineet, mutta eivät yhdistä lajiin ilmiötä. Toinen puoli mainitsee tässä yhteydessä<br />

ilmiön ja yhdistää sen tiettyyn lajiin. Juoksu-urheiluun ei oltu yhdistetty ilmiöitä.<br />

Liikerata & heitot 7,5%<br />

Painovoima & pituushyppy 5,0%<br />

Painovoima & keihäänheitto 2,5%<br />

Energia, kiihtyvyys & kuulantyöntö 2,5%<br />

Taulukko 7. Lajit ja ilmiöt, jotka oppilaat olivat omatoimisesti ennen tutkimusta<br />

yhdistäneet keskenään. Prosenttiosuus kaikista vastaajista.<br />

Yleisurheilulajit eriteltiin juoksulajeihin, hyppylajeihin ja heittolajeihin. Kysyttiin<br />

sisältääkö kukin näistä fysiikkaa paljon, vähän vai ei yhtään.<br />

Vastauksiksi saatiin:<br />

paljon vähän ei lainkaan


36<br />

juoksulajit 45% 42,5% 12,5%<br />

hyppylajit 50% 47,5% 2,5%<br />

heittolajit 67,5% 30% 2,5%<br />

Taulukko 8. Kuinka paljon eri lajit sisältävät fysiikkaa oppilaiden mielestä, prosenttiosuus<br />

kaikista vastaajista.<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

Sarja1<br />

Sarja2<br />

Sarja3<br />

20<br />

10<br />

0<br />

juoksulajit hyppylajit heittolajit<br />

Pylväsdiagrammi 1. Eri yleisurheilulajien sisältämän fysiikan määrä, prosenttiosuus<br />

kaikista vastanneista oppilaista. Sarja 1 = paljon, sarja 2 = vähän, sarja 3 = ei lainkaan.<br />

40 % vastaajista ei yhdistänyt yhtään ilmiötä ja lajia.<br />

Yhdistetyt fysiikan ilmiöt, suureet ja ominaisuudet (oppilaiden käyttäminä termeinä) sekä<br />

yleisurheilulajit olivat:


37<br />

juoksu hypyt heitot<br />

energia 2,5% 2,5% -<br />

ilmanvastus 12,5% 12,5% 17,5%<br />

kiihtyvyys 7,5% 2,5% 7,5%<br />

kitka 7,5% 5,0% 5,0%<br />

massan hitaus - - 5,0%<br />

nopeus 15,0% - 2,5%<br />

painovoima 7,5% 35,0% 22,5%<br />

voima 2,5% 12,5% 10,0%<br />

Taulukko 9: Yhdistetyt fysiikan käsitteet sekä yleisurheilulajit, prosenttimäärä kaikista<br />

vastaajista.


38<br />

voima<br />

painovoima<br />

nopeus<br />

massan hitaus<br />

kitka<br />

Sarja3<br />

Sarja2<br />

Sarja1<br />

kiihtyvyys<br />

ilmanvastus<br />

energia<br />

0 5 10 15 20 25 30 35<br />

Pylväsdiagrammi 2: Yhdistetyt fysiikan käsitteet sekä yleisurheilulajit prosentteina<br />

kaikista vastaajista. Lajien järjestys ylhäältä alaspäin: sarja 3 = heittolajit, sarja 2 =<br />

hyppylajit, sarja 1 = juoksulajit.<br />

Mainitsemiensa asioiden lisäksi oppilaat olivat opiskelleet käsitteitä painopiste, tasapaino<br />

ja teho.<br />

Yhteisiä mittausmenetelmiä oppilaat löysivät seuraavasti:<br />

Ei samaa 25%<br />

Pituus 60%<br />

Aika 35%<br />

Nopeus 25%<br />

Massa 15%<br />

Taulukko 10: Oppilaiden tunnistamat fysiikalle ja yleisurheilulle yhteiset<br />

mittausmenetelmät.


39<br />

6.1.2 Tulosten tarkastelu<br />

Itse kyselylomake oli laajempi kuin olisi ollut tarpeellista. Tuloksissa on keskitytty<br />

vastaamaan vain edellä määriteltyihin tutkimusongelmiin. Näin ollen kyselyn<br />

taustatietokysymykset sekä kysymys 2 on jätetty huomioimatta tuloksia käsiteltäessä.<br />

Taustakysymykset todettiin tämän tutkimuksen kannalta merkityksettömiksi ja<br />

kysymyksen 2 vastausten huomattiin sisältyvän osan II vastauksiin.<br />

Oppilaat vastasivat kyselyyn asiallisesti. On tietenkin mahdollista, että vastaukset eivät<br />

ole todenmukaisia oppilaiden ajatuksia, mutta tulosten hajonnasta päätellen sillä ei ole<br />

merkittävää vaikutusta tässä tapauksessa.<br />

Reilu kolmasosa oppilaista myöntää miettineensä yleisurheilun sisältämää fysiikkaa<br />

joskus. Kun asiaa tarkasteltiin lähemmin, vain 2,5% oppilaista ei näe mitään yhteistä<br />

näiden välillä. Oppilaat yhdistävät lähes kaikki mekaniikan ilmiöt, suureet ja<br />

ominaisuudet joita he ovat opiskelleet, yleisurheiluun. Puuttumaan jäivät painopiste ja<br />

teho. Mitään ilmiötä, suuretta tai ominaisuutta jota oppimäärässä ei ole ollut, ei tule<br />

esille.<br />

Kaikissa kyselyn osissa yleisurheilulajeista nousee selvästi esille heittolajit.<br />

Ennakkoajatusten yhteydessä sen yhteys fysiikkaan tunnistettiin vahvimmin. Eri lajien<br />

sisältämää fysiikan määrää tiedusteltaessa heittolajit koettiin eniten fysiikkaa sisältäviksi.<br />

Tarkennusosassa eniten yhdistettynä parina nousee esille heittolajit ja painovoima.<br />

Muiden lajien osalta hajonta on selvästi tasaisempaa. Oppilaat kokevat fysiikan<br />

sisältyvän jossakin määrin kaikkiin yleisurheilulajeihin, vaikkeivät välttämättä yhdistä<br />

tarkemmin missä muodossa. Pienenä poikkeuksena juoksulajit, muihin lajeihin verrattuna<br />

suurempi määrä oppilaita kokee ettei se sisällä fysiikkaa lainkaan. Oppilailla on selvästi<br />

hyvin mielessä heittolajeihin liittyvä fysiikka. Todennäköisesti heittolajeja on käyty<br />

perinpohjaisesti läpi fysiikan tunneilla lähiaikoina.<br />

Johtopäätöksenä todettakoon, ettei ole itsestään selvää, että koulussa opittu tieto<br />

yhdistetään käytäntöön. Jos oppilaan huomio ohjataan tähän suuntaan, ilmiöitä<br />

yhdistellään, mutta tietojen integrointi ei tapahdu spontaanisti suurimmalla osalla<br />

yhdeksäsluokkalaisista. Tämä johtopäätös koskee tämän tutkimuksen kohderyhmää.<br />

Koulun opetustavoilla ja yleisellä suuntautumisella (urheilu- tai fysiikkapainotteisuus) on<br />

vaikutuksensa asiaan.<br />

Jos kysely olisi tehty lukiolaisille, vastaukset olisivat todennäköisesti eronneet siltä osin,<br />

että integrointia olisi pohdittu enemmän omatoimisesti etukäteen ja mainittuja fysiikan<br />

ilmiöitä olisi ollut enemmän. Lukiolaisilla opiskelu on pidemmällä, tietoa on ehditty<br />

sisäistää kauemmin ja iän myötä ajatustavat muuttuvat. Lukiossa lähes kaikki fysiikan<br />

kurssit ovat valinnaisia, joten vastaajat olisivat asiasta kiinnostuneempia.


40<br />

6.2 Liikunnan opettajien haastattelut<br />

Helsingin yliopiston didaktisen fysiikan kurssin harjoitustöihin kuuluu jonkun eimatemaattis-luonnontieteellisen<br />

aineen opettajan haastattelu. Tehdyistä raporteista löytyi<br />

kolme liikunnan opettajan haastattelua. Heiltä kysyttiin heidän ajatuksiaan fysiikan ja<br />

liikunnan merkityksestä toisilleen.<br />

Kaksi opettajista olivat poikien liikunnan opettajia. Toinen heistä on nuori opettaja,<br />

toisen opettajana toimimisaika ei tule raportista esille. Kummatkin opettajat olivat<br />

soveltaneet fysiikkaa jossakin määrin opetukseensa pyrkiessään onnistuneisiin<br />

suorituksiin, ennen kaikkea mekaniikan osalta.<br />

Opettajat kokevat fysiikan olevan hyödyksi liikunnan opiskelulle. Fysiikan avulla voidaan<br />

selittää eri liikuntalajien suorituksia.<br />

Opettajat toteavat, että koululiikunta tarjoaa fysiikan opetukselle käytännön<br />

sovellutuskohteita, jotka havainnollistavat käsiteltäviä teorioita. Se myös motivoi<br />

oppilaita fysiikan opiskeluun.<br />

Kummatkin opettajat suhtautuvat liikunnan- ja fysiikanopetuksen yhteistyöhön<br />

myönteisesti ja kokeilisivat sitä mielenkiinnolla, varsinkin mekaniikan osalta. He toteavat<br />

fysiikan ja liikunnan yhteistyön puuttumisen vaikeuttavan teorian ja käytännön<br />

kohtaamista. Parhaaksi yhteistyömuodoksi koettiin yhteisprojektit sekä käsiteltävien<br />

asioiden opettaminen samanaikaisesti. Yhteistyön todettiin olevan kiinnostavaa ja<br />

antoisaa kummallekin osapuolelle. Sen onnistumisessa pidettiin tärkeänä ennen kaikkea<br />

opettajien ja oppilaiden asenteita.<br />

Haastattelut ovat huolella tehtyjä ja opettajien vastaukset tukevat hyvin toisiaan.<br />

Kummastakin raportista löytyivät samat kysymykset joihin opettajat ovat vastanneet<br />

hyvin samankaltaisesti. Niistä tulee selkeästi esille se, että opettajat kokevat fysiikan<br />

olevan liikunnassa mukana kaiken aikaa. Nämä opettajat antavat hyvän lähtökohdat<br />

fysiikan ja liikunnan integraatiolle koulussa.<br />

Kolmas haastatelluista opettajista oli toiminut tyttöjen liikunnan opettajana yksitoista<br />

vuotta. Hän koki yhteistyön täysin päinvastoin kuin kaksi muuta haastateltua. Hänen<br />

mielestään fysiikka on täysin irrallinen ja liikunnalle hyödytön oppiaine. Hänen mukaansa<br />

kieliin ja kemiaankin löytyy yhteyksiä, mutta fysiikkaan ei. Tutkimustasolla yhteyksiä on<br />

hänen mukaansa hakemalla haettu, mutta niillä ei ole käytännön merkitystä tavalliselle<br />

opettajalle. Kaiken kaikkiaan hän antoi voimakasta palautetta fysiikan teoreettisuudesta<br />

ja siitä, ettei fysiikalla ole mitään yhteyttä kokemusmaailmaan.<br />

Reilu viikko haastattelun jälkeen asiaa kysyttiin häneltä uudelleen. Tällöin hän,<br />

mietittyään asiaa tarkemmin, löysi muutamia yhtymäkohtia. Hän totesi myös, että olisi<br />

hyödyllistä, jos fysiikka ja liikunta eivät olisi niin erillisiä, koska fysiikka mielletään<br />

vaikeaksi.<br />

Opettaja oli alussa hyvin negatiivinen ajatukselle, mutta muutti kantaansa tarkemman<br />

mietinnän jälkeen. Hän on hyvä esimerkki siitä, miksi integraatio olisi hyödyllistä


41<br />

opetuksessa. Tutustuttuaan asiaan tarkemmin ja ennakkoasenteistaan päästyään hän<br />

saataisi olla hyvinkin myötämielinen, ainakin pienimuotoiselle integraatiokokeilulle.<br />

Opettajien suhtautuminen yhteistyöhön vaihtelee suuresti. Toiset ovat hyvin positiivisia<br />

ajatukselle, toiset kokevat sen vieraaksi ja turhaksi. Opettajien ennakkoasenteet ja<br />

kouluaikana muodostunut kuva fysiikasta vaikuttavat selvästi heidän mielipiteisiinsä. Jos<br />

opettaja itse kokee fysiikan vaikeaksi, hän ei mielellään yhdistä sitä omaan<br />

oppiaineeseensa. Koulutustilaisuudet ja lisäinformaatio yhteistyömahdollisuuksista<br />

varmasti osaltaan lisäisivät liikunnan opettajien myönteistä suhtautumista<br />

yhteistyökokeiluihin.


42<br />

7 JUOKSU-URHEILU FYSIIKAN OPETUKSESSA<br />

Juoksu-urheilu on kiinteimmin yhteydessä mekaniikkaan. Juoksu-urheilussa liike ja siihen<br />

vaikuttavat tekijät muodostavat keskeisimmän ilmiömaailman. Muut fysiikan osa-alueet<br />

tulevat mukaan lähinnä mittaus- ja tutkimusprobleemien sekä biofysiikan kautta.<br />

Parhaimmat sovelluskohteet opetukseen löytyvät mekaniikan osa-alueesta.<br />

7.1 Integraation asteet<br />

Toisistaan riippumaton integrointi<br />

Juoksu-urheilu ja fysiikka voidaan integroida erilaisten työtapojen kautta. Yhteistyö voi<br />

olla hyvinkin yksinkertaista ja pienellä vaivalla toteutettavaa, eikä sillä välttämättä ole<br />

lainkaan yhteyksiä liikunnan opettajaan ja liikuntatunteihin. Fysiikan opettaja voi käyttää<br />

opetuksessaan demonstraatioita, esimerkkejä ja viittauksia juoksu-urheiluun. Hän voi<br />

mielikuvien kautta laittaa oppilaat miettimään juoksusuoritusta ja siihen liittyviä fysiikan<br />

ilmiöitä. Voidaan myös ottaa laskutehtäviä juoksusuorituksiin perustuen ja vaikkapa<br />

antaa oppilaille kotitehtäväksi tietyn oman suorituksensa mittaaminen, jota analysoidaan<br />

joko itse kotitehtävänä tai tunnilla yhdessä.<br />

Samanaikainen opetus<br />

Liikunnan opettajan kanssa tehty yhteistyö voi olla hyvin pientä. Liikunnan opetuksen<br />

juoksuosuus voidaan ajoittaa tapahtuvaksi samanaikaisesti fysiikan mekaniikan osaalueen<br />

opetuksen kanssa. Tällöin fysiikan opetuksessa on helppo viitata liikunnan tunnilla<br />

tehtyihin suorituksiin, kuten myös juoksusuorituksissa on helppo viitata fysiikan tunnilla<br />

tehtyihin päätelmiin ja malleihin. Liikuntatunnilla suorituksia mitataan integraatiosta<br />

riippumatta. Oppilaiden tuloksia voidaankin käyttää fysiikan tunneilla laskuesimerkkeihin<br />

ja kotitehtäviin esim. Cooper-tulokset, aika 100 m juoksussa, aika eri matkoilla ja<br />

erilaisilla radoilla.<br />

Yhdistetyt tunnit<br />

Opetusta voidaan yhdistää myös suuremmassa mittakaavassa. Projektimuotoisesti tai<br />

erikoiskurssien muodossa liikunta ja fysiikan tunnit voidaan sulauttaa. Tällöin saadaan<br />

käyttöön pidempi ajanjakso kerrallaan projektin toteuttamiseen. Teoriaosuuksissa<br />

tutustutaan teoriaan suoritusten takana ja mietitään mitä ja miten tutkitaan sekä mihin<br />

tulee kiinnittää huomiota suoritusta tehdessä. Työt voivat olla opettajan antamia tai<br />

oppilaiden itsensä hahmottelemia. Tällöin heille on annettu tietyt rajat työn suunnitteluun:<br />

rajat tutkittavasta aihepiiristä sekä käytettävistä menetelmistä ja välineistä. Työosuuksissa<br />

tehdään mittaukset, jotka on hyvä olla mahdollisimman hyvin suunniteltu, jotta kaikki<br />

tarvittavat osiot tulee mitattua mahdollisimman huolella. Mittaukset suoritettua palataan<br />

vielä luokkahuoneeseen analysoimaan mitattua. Saadut tulokset esitellään muulle<br />

ryhmällä ja eri ryhmien tuloksia vertaillaan keskenään.<br />

Retket<br />

Fysiikan tunnilla analysoitavia juoksutuloksia voidaan hankkia myös vierailemalla<br />

urheilukilpailuissa. Kyseessä voivat olla mitkä tahansa kilpailut huipputason kilpailuista


43<br />

koulun omiin kilpailuihin. Seurataan, mitataan ja kirjataan urheilijoiden tuloksia, joita<br />

analysoidaan tunnilla tarkemmin. Koulun omissa kilpailuissa tuloksia päästään<br />

mittaamaan lähempää ja tarkemmin, mutta huippujen suoritukset ovat kiinnostavaa<br />

kärkitasoa. Voidaan tutkia myös esimerkiksi Olympialaisten juoksuja televisiosta<br />

kotitehtävänä tai videoituna oppitunnilla.<br />

Vierailijat<br />

Mahdollisuuksien rajoissa voidaan kutsua menestyneitä juoksijoita vierailijoiksi koululle.<br />

Oppilaat voivat esittää heille kysymyksiä ja haastattelemalla selvittää mm. heidän<br />

aikojensa kehittymistä ja juoksuun vaikuttavia tekijöitä.<br />

7.2 Fysiikan osa-alueet<br />

Ohessa on esitetty joitakin esimerkkejä juoksu-urheilun käytöstä fysiikan eri osa-alueiden<br />

opetuksessa.<br />

Lämpötilan yhteydessä voidaan mitata juoksijan lämpötila ennen juoksusuoritusta, heti<br />

sen jälkeen ja tietty aika sen jälkeen. Tuloksia voidaan havainnollistaa kuvaajalla.<br />

Juoksijan käyttämää aikaa, matkaa ja nopeutta voidaan hyödyntää opetuksessa eri<br />

tavoin. Juoksutuloksia voidaan verrata keskenään. Tutkitaan erilaisten maastoolosuhteiden<br />

vaikutusta juoksutulokseen mm. ylä- ja alamäet; erilaiset maastot: rata,<br />

hiekkapinta, pururata, asvaltti; halliolosuhteet; mutkikkaan reitin vaikutus; juoksu<br />

vedessä sekä tuulen vaikutus suoritukseen. Voidaan käyttää oppilaiden omia aikoja tai<br />

maailman huippujen aikoja ja näitä voidaan vertailla keskenään. Voidaan myös tutkia 100<br />

m juoksun nopeuksia juostessa radan suoralla osuudella ja kaarteessa, sekä<br />

lähtötelineiden käytön vaikutusta loppuaikaan. Ajanottoa voidaan harjoitella ottamalla<br />

käsiajanotolla aikaa urheilukilpailuissa ja verrata saatua aikaa viralliseen aikaan.<br />

Aitajuoksijan tuloksia verrataan yhden tai useampien aitojen kaatuessa ja niiden ylittyessä<br />

onnistuneesti. Tutkitaan juoksijan asennon ja painopisteen paikan vaikutusta<br />

juoksutulokseen. Voidaan tehdä ennakkosuunnitelma juoksulle sekä verrata arviota<br />

mitattuun arvoon.<br />

Matkaa tutkittaessa voidaan tutkia miten juoksuradan lähdön porrastus eri matkoilla<br />

vaikuttaa juostavaan matkaan. Omaa Cooper-testin tulosta voidaan verrata<br />

arvosanataulukon tuloksiin ja huomioida erot viereisten arvosanojen tuloksiin. Mietitään<br />

etukäteen hyvän maastojuoksuradan piirteitä ja mahdollisesti valitaan rata. Myöhemmin<br />

mietitään toteuttaako valittu rata oletukset.<br />

Kun tunnetaan juoksusuoritukseen kulunut aika ja juostu matka, saadaan nopeus<br />

määriteltyä. Sitä voidaan tutkia samoissa yhteyksissä ajan tutkimisen kanssa. Saatuja<br />

nopeuksia voidaan opetella muuntamaan eri yksiköihin. Voidaan myös pyrkiä<br />

juoksemaan tunnetuilla nopeuksilla ja kokeilla miltä ne käytännössä tuntuvat sekä laskea<br />

nopeus ohitettavan suhteen ohitettaessa toinen juoksija.


44<br />

Kun tunnetaan juoksijan nopeus voidaan juoksijan massan avulla tutkia liikemääriä ja<br />

niiden muutoksia.<br />

Kiihtyvyyttä tutkitaan kätevästi videokameran avulla. Sitä voidaan tutkia erilaisissa<br />

kiihdytystilanteissa. Lähtötelineiden vaikutusta tutkitaan eri juoksumatkoilla.<br />

Viestikapulan vaihtotilanteessa selvitetään optimaalisin vaihtosuoritus: miten vaihdon<br />

tapahtuminen lennossa vaikuttaa juoksun lopputulokseen sekä millaiset kiihtyvyydet<br />

juoksijoilla on tällöin.<br />

Optimaalisimmaksi suorituspaikaksi voidaan yleisesti ajatella urheilukentän rataa.<br />

Saatuihin tuloksiin vaikuttavat kuitenkin aina juoksijan väsymys, kestävyys erilaisissa<br />

olosuhteissa ym. inhimilliset tekijät. Tulokset eivät aina ole täysin vertailukelpoisia, mutta<br />

hyvin suuntaa antavia joka tapauksessa.<br />

Sydämen taajuuden muutoksia voidaan tutkia mittaamalla pulssi ennen suoritusta,<br />

mahdollisesti suorituksen aikana, heti suorituksen jälkeen sekä jonkin aikaa suorituksen<br />

jälkeen. Voidaan määrittää oppilaiden askeltaajuuksia ja -pituuksia juoksulle eri<br />

nopeuksilla. Verrataan samalla nopeudella juoksevien oppilaiden tuloksia toisiinsa,<br />

mietitään eroja ja syitä eroihin. Tutkitaan kuinka askelpituus ja askeltaajuus muuttuvat<br />

nopeuden muuttuessa. Kun tunnettaan juoksijan askelpituus, voidaan laskea hänen<br />

askelluksensa aitajuoksussa; tarkastella askellusta aitojen välissä ja ylityksessä sekä<br />

lähdössä.<br />

Mietitään juoksijaan vaikuttavia voimia, kitkavoiman vaikutusta, energiankäyttöä sekä<br />

tehoa. Selvitetään erilaisten paineolosuhteiden vaikutusta juoksuun sekä määritetään<br />

pyörimisnopeuksia ympyräradalla ja radan kaarteissa.<br />

Oppilaita itseään voidaan pyytää miettimään: minkä liikkeen tutkimiseen liittyviä kokeita<br />

haluaisitte tehdä juoksua käyttäen? Helposti saatavilla olevia mittalaitteistoja ovat mm.<br />

silmät, sekuntikello, mittanauha, videokamera ja taulukkolaskentaohjelmat. Tulosten<br />

analysoinnissa voidaan kaikissa mittauksissa käyttää kuvaajia ja taulukoita.<br />

7.3 Erilaisia työtapoja<br />

Fysiikan ja juoksu-urheilun integraation toteutuksessa opetuksessa voidaan käyttää<br />

erilaisia ajattelun kehittämiseen tähtääviä työtapoja. (www.malux.edu.helsinki.<strong>fi</strong>/kirjasto)<br />

Kokeellisuus voi olla omakohtaista toimintaa, laboratoriotyöskentelyä, demonstraatioita,<br />

opintokäyntejä, audio-visuaalisten apuvälineiden tai kerronnan avulla tapahtuvaa<br />

toimintaa. Sen keskeisiä tavoitteita ovat oppilaan oppimisen tukeminen ja<br />

persoonallisuuden monipuolinen kehittäminen. Oppilaan tekemällä kokeella tarkoitetaan<br />

kokeellista toimintaa, jossa oppilas määrätietoisesti tutkii luonnon ilmiöitä, suunnittelee<br />

koejärjestelyjä ja tulkitsee tuloksia. (www.helsinki.<strong>fi</strong>/kasv/okl/malu/kokeellisuus.html)<br />

Juoksu-urheilua voidaan käyttää kokeelliseen toimintaan eri ilmiöitä tutkittaessa.<br />

Oppilaat voivat suunnitella ja toteuttaa koejärjestelyjä itse tai tunnilla voidaan ottaa<br />

demonstraatioita ja esimerkkejä kerronnallisesti juoksu-urheiluun liittyen. Voidaan ottaa


45<br />

tutkimuskohteeksi esimerkiksi juoksijan nopeus. Oppilasryhmien tehtävänä on tutkia eri<br />

tekijöiden ja olosuhteiden vaikutusta juoksunopeuteen tietyllä, kaikille ryhmille yhteisellä<br />

matkalla. He saavat itse määritellä tutkittavat olosuhteet. Alussa kontrolloidaan, että<br />

ryhmät tutkivat eri tilanteita. Ryhmien tutkimuksia verrataan lopussa toisiinsa, näin<br />

saadaan käsiteltyä useanlaisia tilanteita.<br />

Kyselyyn harjoittamisen tavoitteena on luonnontieteellisen päättelyn oppiminen sekä<br />

kyselytekniikan oppiminen. Oppilaita kannustetaan ja ohjataan esittämään kysymyksiä<br />

uudesta asiasta. Vastaamalla oppilaiden kysymyksiin opettaja käy läpi uuden asian. Tunti<br />

rakentuu oppilaiden oman ajatteluprosessin pohjalta. Kyselyn aiheeksi voidaan ottaa<br />

oppilaiden omat juoksusuoritukset, esimerkiksi juoksijan kiihtyvyys. Kyselyn ja oman<br />

mietinnän kautta selvitetään siihen vaikuttavia tekijöitä ja kuinka sitä voidaan tutkia.<br />

Luokittelun periaatteena on, että ilmiöt ja asiat luokitellaan eri ominaisuuksiensa<br />

perusteella ryhmiin. Esimerkiksi juoksu-urheilun ilmiöitä ja asioita luokiteltaessa siihen<br />

liittyvät käsitteet määritellään ensin alustavasti (mm. lämpötila, matka, aika, nopeus,<br />

kiihtyvyys, liikemäärä, taajuus, energia). Käsitteitä testataan lisäesimerkkien avulla ja<br />

määritelmä täsmennetään. Uudet asiat pyritään yhdistämään osattuun.<br />

Yhteistoiminnallinen ryhmätyö korostaa jokaisen ryhmän jäsenen vastuuta koko luokan<br />

oppimisesta. Keskustelulla on suuri merkitys. Työskentelyssä korostuvat yhteinen<br />

suunnittelu, tavoitteenasettelu ja arviointi. Oppilaat jaetaan kotiryhmiin, joissa työ<br />

suunnitellaan. Yksi kotiryhmän jäsenistä lähtee kullekin työpisteelle, näin muodostetaan<br />

opiskeluryhmät. Itse työskentely tapahtuu opiskeluryhmässä. Työvaiheen jälkeen<br />

palataan kotiryhmiin esittämään ja opettamaan opittu asia muille ryhmän jäsenille.<br />

Työpisteistä keskustellaan ensin ryhmässä, sitten koko luokan kesken. Työpisteen<br />

tehtäväksi voidaan ottaa erilaisten juoksutulosten analysointi ja vertaaminen.<br />

Tutkimuskohteeksi voidaan jälleen ottaa esimerkiksi juoksijan nopeus. Kotiryhmä<br />

suunnittelee tutkimuksen juoksijan nopeuteen liittyvistä tekijöistä. Opettaja kontrolloi,<br />

että ryhmät tutkivat eri tekijöitä. Kotiryhmän jakauduttua eri työpisteisiin muodostuvat<br />

opiskeluryhmät ja tutkimukset suoritetaan. Tulokset voidaan mitata työpisteellä, voidaan<br />

lähettää muutama oppilas mittaamaan tuloksia tai voidaan käyttää aiemmin mitattuja<br />

tuloksia. Oppilaat palaavat kotiryhmiinsä esittämään tutkimuksen muille ryhmän jäsenille.<br />

Aiheesta tehdään lopullinen yhteenveto koko luokan kesken.<br />

Opittua voidaan myös jäsennellä käsitekarttojen avulla. Oppilaat tekevät juoksuurheiluun<br />

liittyvistä fysiikan ilmiöistä ja asioista käsitekartan.


46<br />

8 YHTEENVETO<br />

Kaiken kaikkiaan opetussuunnitelmat, opettajat, oppilaat ja kirjasarjat antavat hyvät<br />

lähtökohdat integroinnin kokeilulle ja käytölle opetuksessa. Sen toteutuminen riippuu<br />

hyvin paljon opettajien halukkuudesta ja koulun puitteista. Integroidussa opetuksessa<br />

tulee korostetusti esille yhteistyön ja suvaitsevaisuuden merkitys eri oppiaineiden<br />

opettajien välillä. Se on myöskin hyvä esimerkki siitä, kuinka yhteiskunta ja sen eri osat<br />

voivat toimia harmoniassa keskenään.<br />

Integrointi tekee koulun opetusta yhtenäisemmäksi kokonaisuudeksi, oppiaineet eivät<br />

enää ole ainoastaan irrallisia toisistaan riippumattomia oppiaineita. Oppilaskyselystä käy<br />

ilmi, etteivät oppilaat välttämättä huomaa yhdistää oppimaansa tietoa muuhun tietoon ja<br />

käytäntöön. Sitä voidaan auttaa integroinnin avulla, tällöin tuetaan oppilaiden kasvua<br />

kokonaisuuden ymmärtäväksi yksilöksi.<br />

Juoksu-urheilua on hyödyllistä käyttää joissakin kohdissa opetusta yhdessä muiden<br />

integroitujen aineiden ja alueiden kanssa. Lähinnä mekaniikan yhteydessä juoksu-urheilu<br />

antaa hyvän lisän opetukseen. Erillisten erikoiskurssien ja kerhojen muodossa sen käyttö<br />

voi olla laajempaakin. Minkä tahansa integraation asteen, fysiikan osa-alueen ja työtavan<br />

ollessa kyseessä tunnin suunnittelu tulee tehdä mahdollisimman huolellisesti, jotta tunnin<br />

ajankäyttö voidaan optimoida.<br />

Jatkotutkimuksena voidaan vertailla tutkimustuloksia vastaaviin lukiolaisten tuloksiin,<br />

sekä tehdä käytännön kokeilun juoksu-urheilun käytöstä opetuksessa ja tutkia sen<br />

vaikutuksia oppimiseen.


47<br />

Viitteet<br />

Ahtee Maija. 1994. Luonnontiedon opettamisesta. Luonnontieto koulussa. Otava,<br />

Keuruu<br />

Bauersfeld K., Schröter G. 1989. Yleisurheiluvalmennuksen perusteet. Gummerus,<br />

Jyväskylä<br />

Hassi, Hatakka, Saarikko, Valjakka. 1995. Lukion fysiikka, fysiikka ihmisen käytössä.<br />

WSOY, Porvoo<br />

Hassi, Hatakka, Saarikko, Valjakka. 1996. Lukion fysiikka, voima ja liike 1. WSOY,<br />

Porvoo<br />

Hassi, Hatakka, Saarikko, Valjakka. 1996. Lukion fysiikka, voima ja liike 2. WSOY,<br />

Porvoo<br />

Hassi, Hatakka, Saarikko, Valjakka. 1998. Lukion fysiikka, sähkö ja magnetismi 1.<br />

WSOY, Porvoo<br />

Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos. 1994, 1996-1997. Didaktisen fysiikan raportit<br />

Holopainen, Saastamoinen. 1983. Uuden lukion terveystieto. WSOY, Porvoo<br />

Koskinen I., Ahonen S. 1989. Lukion pedagogiikkaa. Karisto Oy, Hämeenlinna<br />

Kouluhallitus. 1986. Liikunnan opetuksen opas, peruskoulu/ tytöt. Valtion<br />

painatuskeskus, <strong>Helsinki</strong><br />

Kunnas E. 1990. Oppilaiden omat liikuntasuoritukset lähtökohtana peruskoulun fysiikan<br />

opetuksessa. Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos, Pro Gradu- tutkielma<br />

Kurki-Suonio K.&R. 1994. Fysiikan merkitykset ja rakenteet. Limes ry, <strong>Helsinki</strong><br />

Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1994. Galilei 1, fysiikka luonnontieteenä.<br />

WSOY, Porvoo<br />

Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1994. Galilei 2, lämpö ja energia. WSOY,<br />

Porvoo<br />

Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1995. Galilei 3, mekaniikka 1. WSOY,<br />

Porvoo<br />

Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1995. Galilei 4, mekaniikka 2. WSOY,<br />

Porvoo<br />

Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1995. Galilei 5, aaltoliike. WSOY, Porvoo<br />

Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1996. Galilei 6, sähkö. WSOY, Porvoo


48<br />

Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1996. Galilei 7, sähkömagnetismi. WSOY,<br />

Porvoo<br />

Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1996. Galilei 8, moderni fysiikka. WSOY,<br />

Porvoo<br />

Luukka K., Räisänen L.& Jurmu A. 1992. Opetuksen eheyttäminen yhteistoiminnallisesti.<br />

Oulun yliopiston kasvatustieteiden tiedekunnan opetusmonisteita ja selosteita 46<br />

Meisalo, Lavonen. 1994. Fysiikka ja kemia opetussuunnitelmassa. Opetushallitus,<br />

<strong>Helsinki</strong><br />

Nurmela K. 1993. Mitä urheilu saa Kihusta? Liikunta ja Tiede 3/93<br />

Oikarinen, Sievinen, Salmimies, Karvonen, Latvala, Fogelholm. 1998.<br />

Kestävyysjuoksuvalmennuksen perustietoa. Oy Lito-Print Ab, <strong>Helsinki</strong><br />

Opetushallitus. 1995. Peruskoulun opetussuunnitelman perusteet 1994. Painatuskeskus,<br />

<strong>Helsinki</strong><br />

Pekola T. 1998. Maratonilla voi tapahtua mitä vain... Juoksija 8/98<br />

Saari M. 1979. Juoksemisen salaisuudet. Otava, Keuruu<br />

Siukonen Markku.1999.Urheilun vuosikirja. Gummerus kirjapaino Oy, Jyväskylä<br />

Torm H. 1991. Pika- ja aitajuoksut, tekniikka ja nuorten valmennus. TUL:n yleisurheilun<br />

tuki<br />

Tuokko R. 1965. Urheilija luonnonlakien kahleissa. WSOY, Porvoo<br />

Unkari J. 1992. Les art florissants, kukoistavat taiteet. Helsingin kaupungin<br />

kouluviraston julkaisusarja A 5<br />

Valtchanova Snejana. 2000. Kvantittumisen hahmottuminen peruskoulun fysiikassa.<br />

Helsingin yliopisto, <strong>Helsinki</strong><br />

de Villiers M. 1991. How does the wind affect road-running achievement? The Physics<br />

Teacher, May 1991<br />

Virkkunen Arto. 1994. Koululiikunta yläasteen vuosina. Yliopistopaino, <strong>Helsinki</strong><br />

Yleisurheilun kansainväliset säännöt, sekä muutokset. 1996/1998. SLU-paino, <strong>Helsinki</strong><br />

www- lähteet:<br />

http://www.kihu.jyu.<strong>fi</strong>/tietoja_kihusta/tutk_alueet/urheilubiomekaniikka.html


49<br />

http://www.kihu.jyu.<strong>fi</strong>/tuotokset/naiset.html<br />

http://www.malux.edu.helsinki.<strong>fi</strong>/kirjasto<br />

Muut lähteet:<br />

Omat luentomuistiinpanot Opettajan pedagogiset opinnot jaksolta Helsingin yliopiston<br />

kasvatustieteellisessä tiedekunnassa 1997-1998, sekä kurssilta Opettajien laudaturseminaari<br />

Helsingin yliopiston Fysiikan laitoksella 1998-2000<br />

Kirjasarjojen tarkastelussa käytetyt oppikirjat:<br />

Hirvonen, Hongisto, Lavonen, Saari, Viiri, Aspholm, Bjurström. 1997. Aine ja energia,<br />

fysiikan tietokirja. WSOY, Porvoo<br />

Kuosa, Laine, Nikander, Vuola. 1995. Impulssi 1. Otava, Keuruu<br />

Kuosa, Vuola. 1997. Impulssi 3. Otava, Keuruu<br />

Kuosa, Koski, Vuola. 1990. Fysiikan- ja kemiankirjani 7. Otava, Keuruu<br />

Kuosa, Koski, Vuola. 1994. Fysiikankirjani 9. Otava, Keuruu<br />

Levävaara, Kuusjärvi, Pohjola, Voutilainen, Siren. 1998. Fysiikan ja kemian ydin 7.<br />

WSOY, Porvoo<br />

Levävaara, Kuusjärvi, Pohjola, Voutilainen. 1998. Fysiikan ydin 9. WSOY, Porvoo<br />

Arvonen, Erätuuli, Hella, Kalkku, Makkonen, Mustonen, Näsäkkälä. 1995. Koulun<br />

fysiikka ja kemia 7. Otava, Keuruu<br />

Arvonen, Erätuuli, Hella, Kalkku, Makkonen, Mustonen, Näsäkkälä. 1994. Koulun<br />

fysiikka 9. Otava, Keuruu<br />

Kärnä, Leskinen, Montonen, Repo. 1997. LUMO, fysiikan ja kemian käsikirja. WSOY,<br />

Porvoo<br />

Ketvel, Suvela, Toivonen. 1988. Pisara 7. Weilin + Göös, Espoo<br />

Ketvel, Toivonen. 1990. Pisara 9. Weilin + Göös, Espoo<br />

LIITTEET


50<br />

Liite 1. http://www.kihu.jyu.<strong>fi</strong>/tuotokset/naiset.html<br />

Liite 2. http://www.kihu.jyu.<strong>fi</strong>/tuotokset/kaleva.html<br />

Liite 3. Kyselylomake<br />

Liite 3. Kyselylomake<br />

KÄSITYKSIÄSI FYSIIKASTA JA YLEISURHEILUSTA<br />

Yleisurheilulajeilla tarkoitetaan<br />

juoksulajit: pika-, kestävyys-, este- ja aitajuoksut<br />

hyppylajit: pituus-, korkeus-, seiväshyppy, kolmiloikka<br />

heittolajit: keihäänheitto, kuulantyöntö, moukarinheitto,<br />

kiekonheitto<br />

Ikäsi<br />

Tyttö/ Poika<br />

Viimeisin fysiikan arvosanasi<br />

Harrastatko fysiikkaa koulutuntien lisäksi<br />

1) yli 3 kertaa viikossa 2) 1-2 kertaa viikossa 3) pari kertaa kuussa<br />

4) harvemmin 5) ei koskaan<br />

Mitä? Missä yhteydessä?<br />

Harrastatko urheilua<br />

1) yli 3 kertaa viikossa 2) 1-2 kertaa viikossa 3) pari kertaa kuussa<br />

4) harvemmin 5) ei koskaan<br />

Mitä urheilua?<br />

OSA I


51<br />

1. Oletko koskaan ajatellut johonkin yleisurheilulajiin liittyvän fysiikan ilmiöitä? K / E<br />

Mihin ja mitä ilmiöitä?<br />

2. Nyt kun ajattelet asiaa, missä yleisurheilulajeissa näet fysiikan ilmiöitä ja mitä ilmiöitä?<br />

3. Mitä samoja mittausmenetelmiä tiedät käytettäväksi sekä fysiikassa että<br />

yleisurheilussa?<br />

OSA II<br />

Sisältävätkö juoksulajit mielestäsi fysiikkaa paljon vähän ei lainkaan<br />

Mitä fysiikkaa?<br />

Sisältävätkö hyppylajit mielestäsi fysiikkaa<br />

Mitä fysiikkaa?<br />

paljon vähän ei lainkaan<br />

Sisältävätkö heittolajit mielestäsi fysiikkaa<br />

Mitä fysiikkaa?<br />

paljon vähän ei lainkaan<br />

KIITOS VASTAUKSISTASI!

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!