gradu.pdf, 357 kB - Helsinki.fi
gradu.pdf, 357 kB - Helsinki.fi
gradu.pdf, 357 kB - Helsinki.fi
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
SISÄLTÖ<br />
1 JOHDANTO 4<br />
2 OPETUS, OPPIMINEN, FYSIIKKA JA HISTORIA 5<br />
2.1 Opetussuunnitelma antaa raamit 5<br />
2.2 Oppimisen ja opetuksen historiaa 6<br />
2.3 Didaktiikka ja didaktinen fysiikka 6<br />
2.3.1 Motivaatio ja fysiikan historia 7<br />
2.3.2 Kieli ja fysiikan historia 7<br />
2.3.3 Tiede ja fysiikan historia 8<br />
2.3.4 Ymmärtäminen ja fysiikan historia 9<br />
2.3.5 Kokeellisuus ja fysiikan historia 9<br />
2.3.6 Teknologian kehitys ja fysiikan historia 10<br />
2.3.7 Yleissivistys ja fysiikan historia 10<br />
3 FILOSOFIAA JA FYSIIKKAA 11<br />
3.1 Fysiikka, <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>a ja tasa-arvo 11<br />
3.2 Fysiikan <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>aa 11<br />
3.3 Integraatiokysymyksiä 12<br />
4 TUTKIMUSONGELMAT JA -MENETELMÄT 13<br />
4.1 Tutkimuksen tavoitteet ja tutkimusongelmat 13<br />
4.2 Tutkimusmenetelmät 13<br />
4.2.1 Oppikirjakartoitus 13<br />
4.2.2 Opetuskokeilu 14<br />
5 KIRJATUTKIMUKSEN TULOKSET 15<br />
5.1 Kuvitus 15<br />
5.2 Tekijöiden lupaukset 15<br />
5.3 Erilliset kappaleet historiaa ja/tai esittelysivut fyysikoista 16<br />
5.4 Historialliset välipalat 16<br />
5.5 Historia ymmärtämisen tukena 17<br />
5.6 Kerrottu empiria 17<br />
5.7 Kirjojen fyysikot 18<br />
6 FYSIIKAN HISTORIAA PAINOTTAVAN PAKOLLISEN KURSSIN TOTEUTUS 20<br />
6.1 Lähestymistapa 20<br />
6.2 Tavoitteet 20<br />
6.3 Johtoajatuksia 21
2<br />
6.4 Vaikeuksia 22<br />
6.5 Kurssin suoritus yleisesti 22<br />
6.6 Esitelmien aiheet ja toteutus 22<br />
6.7 Kurssisisällöt ja tuntisuunnitelmat 23<br />
6.8 Opettajan näkemyksiä toteutuneesta 33<br />
6.8.1 Erilaisille oppilaille mahdollisuuksia esitelmistä 33<br />
6.8.2 Historiallinen kokeellinen fysiikka 34<br />
6.8.3 Mukavaa fysiikkaa 34<br />
6.8.4 Jostakin on aina tingittävä 35<br />
6.8.5 Opetussuunnitelman toteutuminen 35<br />
7 OPPILAIDEN AJATUKSIA 36<br />
7.1 Mietteitä kurssin alussa 36<br />
7.1.1 Oppilaiden odotukset 36<br />
7.1.2 Perustelut pakollisen fysiikan olemassaololle 37<br />
7.1.3 Fysiikka ja historia 38<br />
7.1.4 Oppilaan tiedon luomisen vaihe 39<br />
7.2 Esitelmät 40<br />
7.2.1 Aiheet ja arvosanat 40<br />
7.2.2 Esitelmien pohdinnat 41<br />
7.3 Asenteet 42<br />
7.3.1 Asennemuutokset yleisesti 42<br />
7.3.2 Asennemuutoksen analyysi 43<br />
7.4 Ymmärtäminen 45<br />
7.5 Fyysikkokuva 46<br />
7.5.1 Fyysikon sukupuoli 46<br />
7.5.2 Fyysikoiden tärkeys 46<br />
7.5.3 Viisas ja pikäpinnainen 47<br />
7.5.4 Käsityksiin voidaan vaikuttaa 47<br />
7.6 Yhteenveto 47<br />
8 JOHTOPÄÄTÖKSET 51<br />
9 POHDISKELUA 54<br />
LÄHTEET 55<br />
LIITTEET: 58<br />
1. Eräs päivänavaus kurssin aikana 58<br />
2. Opettaja esittäytyy muinaisegyptiläisittäin 59
3<br />
3. Kysely kurssin alussa (ryhmä I) 60<br />
4. Kysely kurssin alussa (ryhmä II) 61<br />
5. Kysely kurssin lopussa 62<br />
6. Esitelmien kertymä (I) 63<br />
7. Esitelmien kertymä (II) 64<br />
8. Tyttöjen pohdinta valo-opin esitelmässä. 65
4<br />
1 JOHDANTO<br />
Syksyllä 1982 olin monien muiden kanssa suuren haasteen edessä. Uudet<br />
opetussuunnitelmat toivat Suomen lukioihin valinnaisena kaksi yleisen fysiikan kurssia.<br />
Jukka O. Mattila kirjoitti vuoden 1982 ensimmäisessä matemaattisten aineiden<br />
aikakauskirjassa (Mattila, J. 1982), että yleisen fysiikan tulo koettelee opettajia ankarammin<br />
kuin oppilaita.<br />
Edellä mainitussa aikakauskirjassa professori Kaarle Kurki-Suonion mukaan yleinen<br />
oppimäärä kokonaisuudessaan on uusi ongelma lukion fysiikan opetuksessa (Kurki-Suonio,<br />
K. 1982). Näinhän se varmasti oli ja meidän koulussamme tämä ratkaistiin kahdella<br />
erilaisella opettajalla. Näin pääsin kokeilemaan siipiäni yleisen fysiikan opettajana.<br />
Yliopistossa hankittu kaavanpyörittelytaito ja virhearviointi saivat jäädä taka-alalle. Oli<br />
yritettävä jotain muuta.<br />
Kovin vähin eväin lähdin paikallisesti kehittelemään omannäköistä yleissivistävää, elämänläheistä,<br />
pohdiskelevaa kurssia. Varsinkin alussa oli käyttämällämme oppikirjalla (Ahtee, Erätuuli<br />
& Makkonen 1981) suuri merkitys. Tämän kirjan alkusanoissa tekijät kirjoittavat, että<br />
tässä kirjassa asioita on lähestytty historiallisen kehityksen pohjalta. Kirja esitteleekin fysiikan<br />
ja tekniikan kehittymistä esihistorialliselta kaudelta 1980-luvulle. Monet piirroskuvasarjat<br />
aikajanoineen pysähdyttivät miettimään eri aikakausien ihmisten maailmankuvaa. Kirjan<br />
kerrottu empiria antoi runsaasti ajattelemisen ja keskustelemisen aiheita. Vuoteen 1996<br />
mennessä oli moneen kertaan mietitty putoamista Aristoteleen, Galilein ja Newtonin seurassa.<br />
Kokemukset yleisen fysiikan kaudelta olivat pelkästään myönteisiä. Joka vuosi näille<br />
kursseille oli tulijoita ja fysikaalista yleissivistystä voitiin tarjota kaikille halukkaille, myös<br />
niille, jotka keskeyttivät laajan fysiikan opiskelun. Osalle siirtyminen erityyppiselle kurssille<br />
aiheutti myös ristiriitaisia tunteita. Päästiin vaikeista kaavanpyörityksistä, mutta jouduttiin<br />
keskustelemaan. Ja kokeissa oli turhan vähän laskemista ja liikaa testattiin ymmärtämistä.<br />
Ennen kuin viimeinen yleisen fysiikan kurssi oli valtakunnassa pidetty, oli jo pitkään<br />
pohdittu ja kokeiltu uusia opetussuunnitelmia. Irma Iho (MAOL ry, fysiikan toimikunta)<br />
kirjoitti vuoden 1993 viimeisessä Dimensiossa (Iho, I. 1993), että luonnontieteet ovat<br />
vaikuttaneet historian kulkuun ja maailmankuvan muodostumiseen ja fysiikka on osa<br />
nykyaikaista humanistista kulttuuria. Samassa kirjoituksessa ladataan monia odotuksia tähän<br />
yhteen pakolliseen kurssiin ja oppikirjoilta odotetaan paljon.<br />
Uudet OPS:t tulivat aikanaan ja lukion fysiikka näytti olevan kohdaltani ohi. Mutta ei<br />
aikaakaan, kun sain lukea Dimensiosta mielenkiintoisen Kaarle Kurki-Suonion kirjoituksen<br />
Erään kurssin lähtölaskenta (Kurki-Suonio, K. 1996b). Tulin pian huomaamaan, että<br />
maamme fysiikan opetuksen kehittämiseksi tehdään tosissaan töitä ja halusin päästä mukaan.<br />
Tästä pikkuhiljaa alkoi oma fysiikan opetuksen historiani saada uuden mielenkiintoisen<br />
jatko-osan.<br />
2 OPETUS, OPPIMINEN, FYSIIKKA JA HISTORIA
5<br />
2.1 Opetussuunnitelma antaa raamit<br />
Lukion opetussuunnitelman perusteista voidaan lukea, että nykyinen oppimiskäsitys<br />
korostaa oppilaan aktiivista roolia. Oppilasta tulisi myös ohjata suhtautumaan kriittisesti<br />
tietoon ja sen totuudellisuuteen. Lukion yleissivistävä rooli on hyvin keskeinen. OPS<br />
muistuttaa myös, että inhimillisessä kasvussa tekniset ja humanistiset arvot ovat keskenään<br />
vuorovaikutuksessa (Anon. 1994). Kritiikitön tekniikan ihannointi johtaa varmasti<br />
vaikeuksiin, mutta pelkällä humanismillakaan ei voi selvitä nyky-yhteiskunnassa.<br />
Fysiikan pakollisen kurssin tavoitteissa mainitaan, että oppilasta ohjataan ymmärtämään<br />
tiedon kehittymistä. Olisi siis pystyttävä antamaan jonkinlainen pitkittäisleikkaus fysiikasta<br />
vaatimattoman ajan puitteissa. Oppilaankin tulisi tiedostaa, että fysiikka ei ole vain valmiita<br />
sieviä määritelmiä ja kauniita kaavoja, vaan fysiikan oppirakenne on pitkän ja mutkikkaan<br />
kehitystyön tulos. Samalla on helppo osoittaa fysiikkaankin liittyvän monenlaista inhimillistä<br />
toimintaa ja monenlaisia ihmiskohtaloita.<br />
Matemaattisten Aineiden Opettajien Liitto esitti OPS-oppaassaan (Anon. 1993), että<br />
yleissivistys täytyy ymmärtää riittävän laajasti. Tätä ovat Meisalo ja Lavonen kuvanneet<br />
seuraavasti (Kuva 1):<br />
Kuva 1. Yleissivistyksen havainnollistaminen ennakkojäsentäjän avulla (Meisalo & Lavonen 1994;<br />
mukaeltu)<br />
Yleissivistys<br />
Tiedot Taidot Arvot ja asenteet<br />
Tiedon Tiedon Sosiaaliset Viestintä- Työskentelyosa-alueet<br />
käsittelytaidot taidot taidot taidot<br />
luonnontieteellinen tieto luku- ja esteettiset arvot<br />
tekninen tietämys yhdessä kirjoitustaito ympäristöön liittyvät<br />
humanistinen tieto toimiminen itsensä ilmaiseminen arvot<br />
yhteiskuntatiet. tieto käytöstavat eettiset arvot<br />
tiedon hankkiminen<br />
tiedon esittäminen<br />
tiedon arvioiminen<br />
tiedon soveltaminen<br />
kokeellisen työskentelyn taidot<br />
käden taidot<br />
tietotekniikan hyödyntämisen taito<br />
mittaamisen taidot<br />
Mainitussa oppaassa esitetään myös, että fysiikan merkitys pitäisi tulla näkyviin koulun<br />
arkipäivässä. Pakollisen kurssin lisäksi päivänavauksissa voisi yhdistää fysiikkaa ja arvoja ja<br />
asenteita. Fysiikan opettajankin on siis syytä laajentaa toimintakenttäänsä laboratorionsa<br />
ulkopuolelle. Fysiikan historiasta voi ammentaa monenlaisia inhimillisiä tarinoita kirjavalle<br />
kuulijakunnalle.<br />
2.2 Oppimisen ja opetuksen historiaa
6<br />
Aristoteles (384 - 322 eKr.) on jo aikanaan esittänyt oppitunnin jäsenneltäväksi, jolloin<br />
opettajan on ensiksi sopivin keinoin suunnattava oppilaan mielenkiinto sitä asiaa kohtaan,<br />
jota tullaan käsittelemään. Hän on ensimmäisenä korostanut myös oppilaan<br />
aktiivisuusperiaatetta.<br />
Roomalaisen puhuja- ja valtiomieskoulutuksen teoreetikko Quintilianus (n. 35 - 95 jKr.)<br />
tähdensi vaihtelun merkitystä opetuksessa ja oppimisessa. Tämä ajatus on varmasti<br />
edelleenkin käyttökelpoinen myös fysiikan opetuksessa.<br />
Kirkkoisä Augustinukselta (354 - 430) on peräisin opettamisen kolme tärkeää periaatetta:<br />
huippukohtaperiaate, havainnollisuusperiaate ja aktiivisuusperiaate, joita opettajat<br />
varmasti luonnostaan pyrkivät sisällyttämään omaan opetukseensa. Huippukohdat sitten<br />
voivat vaihdella riippuen oppiaineesta, opettajasta ja oppilaista. Kiinnostuksen voimakkaana<br />
herätteenä voi toimia asiaa sivuava merkittävä historiallinen tapahtuma tai henkilö.<br />
Englantilainen kasvatusteoreetikko Herbert Spencer (1820 -1903) on esittänyt opetuksen<br />
seitsemännessä säännössään ajatuksen, että opetuksen on luotava iloista jännitystä ja<br />
herätettävä oppilaissa harrastusta. Tästä päästäänkin tämän päivän ongelmiin ja niiden<br />
mahdollisiin ratkaisuihin meillä täällä Suomessa. (Bruhn, K. 1977)<br />
Opetusministeriössä käynnistettiin vuonna 1996 suomalaisten matematiikan ja<br />
luonnontieteiden osaamisen kehittämistalkoot. Opettajia on pyritty valistamaan monella<br />
tavalla. Jari Lavonen kirjoitti opettajille vuonna 1997: ”Motivoiminen ja asenteisiin<br />
vaikuttaminen on osa opettajan ammattitaitoa” (Lavonen, J. 1997). Tämä on sellaista<br />
aluetta, jota joutuu jatkuvasti uudelleen pohdiskelemaan. Perusideat eivät ole muuttuneet<br />
historian saatossa, mutta oppilaat saavat huomattavan paljon enemmän kaikenlaisia<br />
kilpailevia virikkeitä ja ajatuksia kuin sata vuotta sitten.<br />
2.3 Didaktiikka ja didaktinen fysiikka<br />
Erkki Lahdeksen (1987) mukaan ”didaktiikka on kokonaisesitys keinoista, jolla ennakkoopetussuunnitelmaa<br />
pyritään toteuttamaan”. Didaktiikassa mietitään mitä menetelmiä ja<br />
keinoja voitaisiin käyttää hyvässä opetuksessa opetussuunnitelman toteuttamiseksi. Kullakin<br />
tällä hetkellä virassa olevalla fysiikkaa opettavalla matemaattisten aineiden opettajalla on<br />
oman aikansa didaktiset tiedot ja opit. Tämä tarkoittaa sitä, että on perehdytty kyseisen ajan<br />
fysiikan didaktiikkaan eli fysiikan opetukseen sovellettuun kasvatustieteeseen.<br />
Helsingin yliopiston fysiikan laitoksella Riitta ja Kaarle Kurki-Suonio ovat vuodesta 1981<br />
kehitelleet hahmoa didaktiselle fysiikalle. Tämä merkitsee fysiikan opetuksen problematiikkaan<br />
suuntautunutta fysiikan osa-aluetta. Tällöin opettajalle on tärkeä tuntea tieteen prosesseja,<br />
jotta hän pystyisi edistämään ja ohjaamaan tämän prosessin toteutumista jokaisessa<br />
oppilaassaan. Fysiikan historiasta tulee näin tärkeä osa didaktista fysiikkaa. Se on paljon<br />
enemmän kuin motivoivien tarinoiden lähde. (Kurki-Suonio, K. ja R. 1998a ja b) Oppilaan<br />
oman prosessin käynnistäminen johtaa hyvään oppimiseen, joka ennen pitkää nopeuttaa uuden<br />
oppimista (Kurki-Suonio, K. 1996a, 32).
7<br />
Kurki-Suonioiden (1998b) esittämä kolmen prosessin malli tarjoaa selkeyttävän näkökulman<br />
tieteen ja oppimisen prosessuaaliseen rakenteeseen. Tieteellinen prosessi on tärkein ja se<br />
tähtää ympäristön käsitteelliseen jäsentämiseen ja ilmiöiden ymmärtämiseen. Tämä prosessi<br />
on muuttanut ja muuttaa ihmiskunnan ja yksittäisen oppijan maailmankuvaa. Teknologinen<br />
prosessi pyrkii vaikuttamaan ympäristöön, muuttamaan sitä ja sopeuttamaan ihmisen<br />
toimintoja siihen - maailma muuttuu. Tieteellinen ja teknologinen prosessi kytkeytyvät<br />
fysiikassa aina yhteen, mutta niiden arvomaailmat ovat erilaiset.<br />
Mutta tieto ei ainoastaan jalosta mieltä, se antaa myös valtaa. Mitä perinpohjaisemmin<br />
ihminen tuntee luontoa, sitä enemmän hän voi sitä hallita. Laveampi tieto luonnosta antaa<br />
ihmiskunnalle suuremman vallan luonnon yli, samoin kuin se yksityiselle ihmiselle tuottaa<br />
paljo käytännöllistä hyötyä jokapäiväis-elämänkin monissa toimissa. (Hjelt, E. 1898)<br />
Sosiaalisen prosessin ytimenä on neuvottelu merkityksistä. Kieli välittää yhteisesti sovittuja<br />
merkityksiä. Tieteellistä keskustelua tarvitaan yhtä hyvin tiedeyhteisöissä kuin<br />
luokkahuoneissakin. Fysiikan kieli on kehityksen tulos ja vaatii harjoittelua.<br />
Cartesiolaiset (ransk. Descartes, René (1596 - 1650)) pitivät oikeana voiman mittana<br />
massan ja nopeuden tuloa, n. s. liikepaljoutta mv, millä on tärkeä asema sysäysopissa. (Hj.<br />
Tallqvist 1925)<br />
2.3.1 Motivaatio ja fysiikan historia<br />
* Yleisön edustaja: ”Mitä hyötyä sähkömagneettisesta induktiosta voi olla?”<br />
Faraday: ”Mitä hyötyä vastasyntyneestä vauvasta on?”<br />
* Ministeri: ”Mitä hyötyä sähköstä voi olla?”<br />
Faraday: ”Sir, jonain päivänä voitte verottaa sitä.” (Rasingangas, R. 2001)<br />
Oppiaineen historiallinen kehittyminen ja aiheeseen liittyvät tarinat ja henkilöhistoriat<br />
motivoivat oppilaita (Ahtee &Pehkonen 2000, 66). Luonnontieteet eivät viimeaikoina ole<br />
innostaneet tarpeeksi. ”Mukavempia” asioita on ollut ilmeisesti tarjolla. Tämä on<br />
huolestuttanut monia elinkeino-elämän edustajia. Syvä huoli on ollut myös näiden aineiden<br />
opettajien riittävyydestä tulevaisuudessa. On monta syytä yrittää muokata oppilaiden<br />
asenteita myönteisempään suuntaan.<br />
Fyysikoiden henkilöhistoriaa ei voi erottaa fysiikan käsitteiden historiasta (Kurki-Suoniot<br />
1998a, 83). Mutta fyysikoihin liittyvät anekdootit ja inhimilliset tragediat saattavat myös<br />
elävöittää ja innostaa fysiikan opetuksessa. Motivaatiota voidaan myös parantaa<br />
korostamalla fysiikan ja sen sovellutusten suurta yhteiskunnallista merkitystä. (Saarikko<br />
1998, 103) Johanna Jauhiaisen tutkimuksen (Jauhiainen, J. 1998, 35) mukaan ne oppilaat,<br />
jotka käyvät vain pakollisen kurssin voisivat pitää sitä kiinnostavana ja hyödyllisenä, jos<br />
siihen sisältyisi fysiikan historiaa.<br />
2.3.2 Kieli ja fysiikan historia<br />
Hahmottavan lähestymistavan mukaan fysiikan käsitteellisessä rakenteessa voidaan erottaa<br />
kielen, suureiden ja lakien sekä teorioiden hierarkkisesti eriasteiset tasot (Kurki-Suoniot<br />
1998a, 158). Havainnoista ja ilmiöistä nousee mielikuvia, joista neuvotellaan kielen välityksellä.<br />
Yleiskielen kehittyminen kohti fysiikan käsitteiden korkeinta tasoa on pitkä ja vaival-
8<br />
loinen prosessi antiikin aikaisista pohdinnoista modernin fysiikan teorioihin. Tämä prosessi<br />
on kestänyt tieteen historiassa tuhansia vuosia. Sama prosessi oppilaassa vaatisi jatkuvaa<br />
johdonmukaista ohjausta ja aikaa ajatella ja keskustella.<br />
Kieli on monella tavalla mielenkiintoista. Sanojen merkitykset muuttuvat ja syventyvät. Yli<br />
kaksituhatta vuotta sitten alkanut atomien seikkailu sai aikamoisen huipennuksen vuonna<br />
1980, jolloin Saksassa saatiin ensimmäinen yksittäisen atomin kuva (von Baeyer 1993).<br />
Vanhat oppikirjat ja niiden kieli vanhahtavine sanoineen saattavat piristää oppituntia.<br />
Samalla voidaan myös tähdentää, että fysiikassa termejä ei valita yksilöllisten mieltymysten<br />
mukaan. On luonnollista, että terminologia on osittain vakiintumatonta ja standardit<br />
muuttuvat (Kurki-Suoniot 1998a, 179).<br />
Leibniz (1646 - 1716) nimitti kappaleen massan ja sen nopeuden neliön tuloa mv 2 sen<br />
eläväksi voimaksi; nykyään nimitetään tuloa ½mv 2 kappaleen liiketarmoksi eli<br />
kineettiseksi energiaksi ( A = ½mv 2 ). (Hj. Tallqvist 1925)<br />
2.3.3 Tiede ja fysiikan historia<br />
Tieteen määrittelyllä on aina ajallinen ulottuvuus. Kunakin aikana ja kussakin ympäristössä<br />
tiede tai fysiikka muotoutuu sen ajan mukaan (Kurki-Suoniot 1998a, 108). Täten fysiikan ja<br />
luonnon<strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>an historian tutkimus tuo esiin valtavan määrän inhimilliseen kulttuuriin<br />
liittyvää tietoa (Saarikko, H. 1998, 98).<br />
Tieteellisen tiedon kaksi peruspiirrettä ovat rakenteellisuus ja edistyvyys.<br />
Rakenteellisuuteen liittyy hierarkkinen kerroksellisuus. Vastaavasti tieteen edistymisessä<br />
käsitteenmuodostus etenee hierarkkisesti laaja-alaisempiin käsitteisiin. Tieteelliseen metodiin<br />
kuuluu objektiivisuus ja kriittisyys. Tästä seuraa, että tiede on itseään korjaavaa. (Kurki-<br />
Suoniot 1998a, 112 - 116) Oppilaan oppimisprosessi seuraa tieteen edistymisprosessia.<br />
Fysiikan opettajan olisi syytä tuntea fysiikan historiaa, jotta hän voisi hienovaraisesti ohjata<br />
oppilastaan oikeaan suuntaan. Fysiikan historia voi olla avain syvempään ymmärrykseen.<br />
Oliot, ilmiöt, suureet, lait ja teoriat muokkautuvat ja täsmentyvät. Historiallinen työtapa<br />
auttaa myös ymmärtämään, että teoriat eivät ole lopullisia ja ehdottomia. (Ahtee &<br />
Pehkonen, 66)<br />
Fysiikka tieteenä on kokeellinen ja eksakti. Fysiikan kehitystä kuvattaessa voidaan esittää<br />
Galilein ottaneen käyttöön fysiikan menetelmän ja Coulombin tutkimuksillaan liittäneen<br />
sähkö- ja magnetismiopin fysiikan piiriin. Toki luonnontieteitä oli harjoitettu tuhansia<br />
vuosia ennen Galileita. Mutta hänen ajoistaan fysiikkaan kuuluu tiettyjä metodisia piirteitä.<br />
Fysiikka syntyy kokeellisen ja teoreettisen tutkimuksen yhteistyöstä. (Kurki-Suoniot 1998a,<br />
108 - 119) Tätä voidaan valottaa fysiikan historian avulla.<br />
Vaikka fysiikka tieteenä edistyy jatkuvasti, niin opiskelijan on aina kuljettava omassa prosessissaan<br />
alkeellisimmista teorioista kohti kulloistakin teorian huippua. Fysiikan opetus<br />
koulussa on aina fysiikan historiaa ja tätä voinee myös opetuksessa korostaa. Tähän sopii<br />
hyvin kasku biologian professorista, joka pidettyään 10 vuotta luentoja ”biologian peruskysymyksistä”<br />
päätti jatkaa täysin samansisältöisiä luentoja uudella otsikolla ”biologian historiaa”<br />
(Niiniluoto, I. 1997, 22).
9<br />
Ensimmäisellä vuosisadalla roomalainen runoilija Marcus Lucanus on kirjoittanut: ”Jättiläisen<br />
hartioille asetetut kääpiöt näkevät enemmän kuin itse jättiläiset”. Tätä mukaillen Isaac<br />
Newtonin väitetään sanoneen: ”Jos minä olen nähnyt kauemmaksi [kuin muut], olen vain<br />
seissyt jättiläisen hartioilla.” (Lines 2000) Tämänhetkisen kännykkäsukupolvenkin on hyvä<br />
miettiä näitä jättiläisen hartioita. Jokainen uusi teknologian tuote sijoittuu melkoisen tietorakennelman<br />
laelle (Kurki-Suoniot 1998a, 291).<br />
2.3.4 Ymmärtäminen ja fysiikan historia<br />
Fysiikan historian kautta voi täsmentää käsitteiden merkityksiä ja syventää niiden välisten<br />
relaatioiden tuntemusta. Tällöin fyysikoiden henkilöhistoriat liittyvät myös käsitteiden<br />
historiaan. (Kurki-Suoniot 1998a ja b) Fysiikan historiasta voidaan nähdä ajattelun<br />
luontaisten polkujen olemassaolo.<br />
Oppilaat olisi tavalla tai toisella saatava aktiivisesti osallistumaan opetustapahtumaan.<br />
Oppilasta olisi rohkaistava tuomaan omia ajatuksiaan esille. Näin opettajalla olisi<br />
mahdollisuus ohjata oppilaan käsitteenmuodostusta oikeaan suuntaan. Tämä ajattelun<br />
kehittäminen arkiajattelusta tieteellisempään suuntaan ei ole aina helppoa. (Hakkarainen,<br />
Lonka & Lipponen 2000, 181)<br />
Jokainen fysiikan opettaja törmää näihin jo tieteen historiassa esiintyneihin<br />
väärinymmärryksiin viimeistään kokeita korjatessaan. Aristoteleen mukainen arkiajatteluun<br />
nojautuva oppi pyrkii helposti pintaan liikeopillisissa ongelmissa. Luontainen ajattelu on<br />
hyvin voimallinen ja se saa ”ammattilaisetkin” aina välillä ymmälleen. Tämän on fysiikan<br />
opettajien keskustelupalsta todistanut ( DFCL-lista 2001).<br />
Ihminen on aina pyrkinyt tulkitsemaan ympäröivää maailmaa. Jokainen yksilö rakentaa<br />
kehityksensä alkuvaiheista lähtien omia intuitiivisia teorioitaan. Fysiikan historiasta voidaan<br />
nähdä, että käsitteet ovat muuttuneet ja muuttuvat. Käsitteellinen muutos tieteen historiassa<br />
ja yksilön kehityksessä ovat monella tavalla sidoksissa toisiinsa. Luonnollinen oppiminen<br />
etenee havainnoista kohti yleisiä jäsentäviä käsitteitä (Kurki-Suoniot 1998a, 170).<br />
Arkikielessä paino edustaa Aristoteleen aikaista kappaleen ominaisuutta. Tämä tuottaa<br />
hankaluuksia oppimisessa, kun paino(voima) pitäisi kiinnittää vuorovaikutuksen<br />
ominaisuudeksi.<br />
2.3.5 Kokeellisuus ja fysiikan historia<br />
Hahmottava lähestymistapa (Kurki-Suoniot 1998a, 265) korostaa empirian tärkeyttä käsitteenmuodostuksen<br />
perustana. Fysiikan kielen oppiminen on aloitettava empirian kautta.<br />
Näin oppiminen alkaa havainnoista, tutkimisesta ja kokeista. Kokeellisuus oppilaan vähillä<br />
perustiedoilla ei voi olla muuta kuin historiallista. Palataan Galilein aikaan. Heilurikoe on<br />
helppo järjestää ja päästään ihmettelemään heilahdusajan riippuvuutta heilurilangan pituudesta<br />
ja riippumattomuutta massasta. Historian esiintuomisella oppilas saa fysiikkaan persoonallisemman<br />
otteen (Lavonen, J. 1997, 46 - 47).
10<br />
2.3.6 Teknologian kehitys ja fysiikan historia<br />
Teknologia soveltaa aina aikansa fysikaalista tietämystä. Tuli-ilmiön havaitsemisesta ja<br />
hyödyntämisestä on ihmiskunnan luonnontieteellinen tietämys lisääntynyt valtaisasti ja askel<br />
askeleelta. Useimmilla nykytekniikan käyttäjillä on kuitenkin hyvin olematon tieteellinen<br />
tieto apunaan. Suhtautuminen tekniikkaan voi vaihdella ihailusta kieltämiseen, mutta lähinnä<br />
tunnetasolla.<br />
Keksintöjen historia avaa mielenkiintoisella tavalla fysiikkaa tieteenä. Mitä tietoa on tarvittu<br />
ennen kuin voitiin rakentaa aurinkokello, mekaaninen kello tai atomikello? Mitä oivalluksia<br />
oli tehty ennen puhelimen keksimistä? Mikä mahdollisti tietokoneen?<br />
Toisaalta on muistettava, että teknologia ruokkii tiedettä kehittämällä kokeellisen<br />
tutkimuksen menetelmiä ja paljastamalla ennen näkymättömiä ilmiöitä. Tiede ja teknologia<br />
ovat erottamattomat ja jokaiseen fysiikan käsitteeseen kätkeytyy sovelluksen siemen (Kurki-<br />
Suoniot 1998a, 152 - 153).<br />
2.3.7 Yleissivistys ja fysiikan historia<br />
Yleissivistykselle löytyy erilaisia ympäripyöreitä määritelmiä. Henkilökohtaisella tasolla<br />
yleissivistys saattaa painottua eri tavoin. Luonnontieteiden ja fysiikan asemaa<br />
kansalaissivistyksessä ei voitane kieltää. Opettavathan ne meille syvällisiä totuuksia<br />
asemastamme maailmankaikkeudessa. Luonnontieteistä voidaan oppia jokapäiväisessä<br />
elämässä tarvittavaa luovaa ja kriittistä ajattelutapaa. Jokaisen tulisi nähdä, että<br />
luonnontieteellinen osaaminen on hyvinvoinnin perusta. Perinteinen laskupainotteinen<br />
koulufysiikka ei vain innosta kaikkia. Voisihan sitä yleissivistystä jakaa vähän pehmeämmin<br />
historiapainotteisesti. (Anon. 2001)
11<br />
3 FILOSOFIAA JA FYSIIKKAA<br />
Thales, jonka sanotaan olleen Kreikan <strong>fi</strong>losofeista varhaisin, sai kuulla<br />
piikatytön nauravan hänelle katketakseen, kun hän tähtitaivasta tähyillessään<br />
putosi kaivoon. Miksi hän etsii kaikkein kaukaisinta, kun on niin taitamaton<br />
siinä mikä on lähinnä. (Jaspers, K. 1970, 22)<br />
3.1 Fysiikka, <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>a ja tasa-arvo<br />
Antiikin Kreikassa <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>t pyrkivät maailman tuntemiseen pelkästään tietämisen halusta,<br />
ilman uskonnollista mystiikkaa. Ensimmäiset luonnon<strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>t koettivat etsiä niitä<br />
alkuaineita, joista luonnonilmiöt koostuvat. Selityksiin tuli järjestelmällisyyttä. ”Filoso<strong>fi</strong>an<br />
isä” Thales (n. -625 → -535) esimerkiksi selitti veden olevan kaiken alku.<br />
Filoso<strong>fi</strong> Sokrates (-469 → -399) opetti keskustelemalla kaikenlaisten ihmisten kanssa<br />
kaduilla ja toreilla. Hän koetti saada ihmiset ajattelemaan (Harva 1981, 7). Edellä on kaksi<br />
hyvää ideaa fysiikan opettajallekin. Ensinnäkin olisi saatava kaikki mukaan, eikä vain harvat<br />
tulevat ”suuret fyysikot”. Toiseksi: ilman omaa ajattelua ei tapahdu oppimista.<br />
Fysiikassa on korostettu usein sukupuolten tasa-arvoa. Professori Kaarle Kurki-Suonio on<br />
kuullut opiskelijoiltaan tyttöjen mollaamisesta joissain kouluissa (Kurki-Suonio, K. 1995,<br />
10). Tanskalainen lehtori Mette Vedelsby selittää tyttöjen asemaa fysiikan opiskelussa<br />
”opitulla avuttomuudella” (Vedelsby, M. 1995, 14 - 15). Samaan aikaan tasa-arvovaltuutetun<br />
toimiston ylitarkastaja Leila Räsänen (Räsänen, L. 1995, 16 - 17) esitti tunnettuna, että<br />
pojat dominoivat tuntikeskustelua ja että fysiikan opetus etenee pääasiassa poikien ehdoilla.<br />
Selitys löytyy koulufysiikasta, joka perustuu enemmän poikien kuin tyttöjen kokemus-,<br />
kiinnostus- ja tietomaailmaan.<br />
Vuoden 2000 lopulla Geneveen kokoontui fysiikan opettajia yli kahdestakymmenestä<br />
Euroopan maasta. Täällä jälleen pohdittiin naisten asemaa fysiikassa. Lääkkeeksi esitettiin,<br />
että fysiikan opetuksessa pitäisi ottaa enemmän esiin ihmiskunnan koko kulttuuriin,<br />
historiaan, humanismiin, musiikkiin ja lääketieteeseen liittyviä näkökohtia ja sovelluksia. (<br />
Säily, M. 2001)<br />
3.2 Fysiikan <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>aa<br />
Luonnontieteellinen maailmankuvamme perustuu satoja vuosia kestäneeseen luonnontieteiden<br />
edistymiseen. Tieteellisen tiedon katsotaan tietyin rajoituksin antavan meille totuuteen<br />
perustuvan maailmankuvan. Fysiikka luo pohjan kaikelle muulle luonnontieteelle. Teknologia<br />
perustuu fysiikan lakeihin. Voidaan siis sanoa, että kaiken takana on fysiikka. (Anon.<br />
2001, 1)<br />
Fysiikkatieteenkin rajallisuus on syytä tunnistaa. Mittaaminen on ollut ja on vaikeaa. Miten<br />
päästään kokeellisesti tutkimaan uusimpia ideoita - <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>aa ja fysiikkaa. Moderneissa<br />
teorioissa fysiikka ja <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>a kietoutuvat toisiinsa. (Heisenberg, W. 2000)
12<br />
Filoso<strong>fi</strong>a uskoo, että järki pystyy antamaan normeja elämää varten. Luonnontieteiden opettamaa<br />
luovaa, mutta samalla kriittistä ajattelutapaa ihminen voi soveltaa jokapäiväisessä<br />
elämässä. Onko kuitenkin niin, että kaavanpyöritys on peittänyt alleen ajattelun, kun<br />
päivälehdestä joudumme lukemaan: ”Esa Saarinen opettaa nyt teekkareita ajattelemaan”<br />
(Liiten, M. 2001).<br />
3.3 Integraatiokysymyksiä<br />
Lukion opetussuunnitelmaan (Anon. 1994) kuuluu yksi pakollinen kurssi <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>aa ja<br />
fysiikkaa. Opetussuunnitelman perusteissa mainitaan <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>an liittyvän erityistieteisiin,<br />
kuten luonnontieteiden lähtökohtiin. Pakollisen fysiikan kurssissa tulisi ohjata ymmärtämään<br />
fysikaalisen tiedon kehittymistä kokeellisen tutkimisen ja mittaustulosten tulkitsemisen<br />
Lukion avulla. pakollisen fysiikan opettajat ovat suuren haasteen edessä. Miten opetus tulisi<br />
järjestää eri osapuolia tyydyttävällä tavalla. Fysikaaliset tieteet asettavat vaatimuksensa<br />
opiskelijoille. Tämän lisäksi kaikkien tulisi saada selkeä kuva luonnontieteiden merkityksestä<br />
sekä maailmankuvan että hyvinvoinnin kehittäjänä. Tässä tieteen historia ja <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>a voivat<br />
olla kantavina rakenteina (Anon. 2000, 3).<br />
Filoso<strong>fi</strong>, ”teologinen luonnontieteilijä” Aristoteles on sanonut: ”Sillä ihmettely se ajoi<br />
ihmiset <strong>fi</strong>losofoimaan: aluksi he ihmettelivät sitä mikä heistä oli silmiinpistävän outoa,<br />
pääsivät sitten vähitellen eteenpäin ja alkoivat kysellä, mistä johtuvat kuun, auringon ja<br />
tähtien liikkeet ja mistä kaikkeus on syntyisin” (Jaspers 1970, 24). Filoso<strong>fi</strong>an oppikirjan<br />
mukaan <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>a alkaa arkikokemuksesta. Tästä sitten edetään käsitteisiin ja niiden<br />
selvennyksiin ilman empiriaa. (Teräväinen, J. 1992, 10 - 11)<br />
Ihmettely ajaa pakosta tietoon. Samalta pohjalta ponnistetaan fysiikassa ja sen oppimisessa.<br />
Fysiikassakin tarvitaan arkikokemuksia ajattelumyllyn käynnistämiseksi (Klein, E. 2000,<br />
49). Sen lisäksi tarvitaan kokeita, että selvittäisiin mahdollisilta intuition aiheuttamilta<br />
karikoilta. ”Havaitsemisesta kasvaa oppiminen, oppimisesta opiskelu, opiskelusta tutkimus,<br />
tutkimuksesta tiede” (Kurki-Suoniot 1998, 144).<br />
Fysikaalisten tieteiden lähtökohtana voidaan pitää luonnonilmiöiden havainnointia. Näiden<br />
selityksiin liittyi ensin magiikka, sitten uskonto ja viimeksi tiede. (Saarikko, H. 1999, 9)<br />
Ajanmittaan päästiin yksinkertaisiin keksintöihin ja syntyi teknologia, fysiikan näkyvin<br />
sovellusalue. Sen välityksellä fysiikasta on tullut keskeinen ihmiskunnan historiaan<br />
vaikuttava tekijä (Kurki-Suoniot 1998a, 58). Ihmiskunnan historiassa voimme siis nähdä<br />
fysiikan kehityksen niin hyvässä kuin pahassakin.
13<br />
4 TUTKIMUSONGELMAT JA -MENETELMÄT<br />
4.1 Tutkimuksen tavoitteet ja tutkimusongelmat<br />
Tällä tapaustutkimuksella pyritään selvittämään fysiikan historian asemaa ja merkitystä<br />
käytännön opetustyössä. Tutkimus kohdistuu lukion pakollisen kurssin opettamiseen, jolloin<br />
tilanteeseen liittyy vähintäänkin oppikirja, opettaja ja oppilaat. Tutkimusongelmat<br />
alaongelmineen ovat seuraavat:<br />
I Miten fysiikan historiaa on esitetty pakollisen fysiikan oppikirjoissa?<br />
• Mitä kuvitus viestittää?<br />
• Mitä kirjantekijät lupaavat lukijoilleen?<br />
• Löytyykö kirjasta erillinen historiaosio?<br />
• Tarjoako kirja historiallisia välipaloja?<br />
• Esitetäänkö historiaa luonnollisena osana ymmärtämisen tueksi?<br />
• Tarjoaako kirja kerrottua empiriaa?<br />
II Miten voisi toteuttaa fysiikan historiaa painottavan pakollisen fysiikan kurssin?<br />
III Miten oppilaat kokevat historian painotuksen pakollisessa kurssissa?<br />
• Muuttuvatko asenteet?<br />
• Lisääntyykö ymmärtäminen?<br />
• Näkyykö eroja tyttöjen ja poikien välillä?<br />
• Ketkä erityisesti innostuvat?<br />
4.2 Tutkimusmenetelmät<br />
4.2.1 Oppikirjakartoitus<br />
Tutkimuksessa sovellettiin sisällönanalyysiä käytössä olevien oppikirjojen tarkasteluun.<br />
Hirsijärvi & Holsti (1982) mainitsevat, että tarkasteluyksikkö voi vaihdella ja se voi olla<br />
myös teema tai aihe.<br />
Tutkimuksessa on analysoitu seuraavia pakollisen fysiikan kurssin oppikirjoja:<br />
Eskola, S. M., Ketolainen P. & Stenman F. 2000. Lyh. EKS<br />
Fotoni 1<br />
Fysiikka luonnontieteenä<br />
Keuruu: Otavan Kirjapaino Oy
14<br />
Hassi S., Hatakka J., Saarikko H. & Valjakka J. 1994. Lyh. HHSV<br />
Lukion fysiikka<br />
Vuorovaikutus<br />
Porvoo: WSOY<br />
Lavonen J., Kurki-Suonio K. & Hakulinen H. 1997. Lyh. LKH<br />
Galilei 1<br />
Fysiikka luonnontieteenä<br />
Porvoo: WSOY<br />
Lehto H. & Luoma T. 1998 Lyh. LL<br />
Fysiikka 1<br />
Fysiikka luonnontieteenä<br />
Jyväskylä: Gummerus Kirjapaino Oy<br />
Makkonen J., Meisalo V. & Suokko E. 1998 Lyh. MMS<br />
Atomista avaruuteen<br />
Fysiikka luonnontieteenä<br />
Keuruu: Otava<br />
4.2.2 Opetuskokeilu<br />
Opetuskokeilu tehtiin pienen kaupungin kaksisarjaisessa lukiossa syksyllä 2000.<br />
”Tutkijaopettaja” rakensi historiapainotteisen pakollisen kurssin. Kokeilun vaikutusten<br />
selvittämiseksi oppilaille tehtiin lähinnä avoimia kysymyksiä sisältävät kirjalliset kyselyt<br />
kurssin alussa ja lopussa. Opetukseen liitetyt oppilasesitelmät pohdintoineen kuuluivat myös<br />
tutkimusmateriaaliin. Tämä tutkimus on ollut lähinnä deskriptiivistä. Opetuskokeilun<br />
vaikutusta on pyritty kuvailemaan numeerisesti ja verbaalisesti.<br />
Opettaja tutkijan roolissaan pyrki myös jatkuvasti observoimaan luokkahuonetapahtumia.<br />
Tämä ei voinut olla kuitenkaan kovin yksityiskohtaista. Suuret tunteet ja huomiota<br />
herättävät lausahdukset voivat kyllä jäädä mieleen ja tulla muistiinmerkityiksi kaiken sen<br />
tohinan keskellä, mikä opetustoimeen liittyy. Observointi tässä tutkimuksessa oli lähinnä<br />
epämääräistä tapahtumien ja käyttäytymisen kuvausta (Soininen, M. 1995).
15<br />
5 KIRJATUTKIMUKSEN TULOKSET<br />
5.1 Kuvitus<br />
Kuvitus on riippuvainen monista seikoista, myös taloudellisista, mutta jotakin se kertoo<br />
myös kirjan painotuksista ja tarkoitusperistä. Onpa kuulunut huhuja, että opettajatkin<br />
saattavat valita oppikirjan osittain ulkonäön perusteella. Oppilaalle kuvitus ja ensimmäisenä<br />
kirjan kansikuva antaa mielikuvan fysiikasta. Eräskin tyttö kirjoitti: ”Kannen perusteella<br />
kurssilla on astronomiaa ja planeettoja ja muuta kuin pallon kiihtyvyyttä.”<br />
• EKS: Kansikuva ja historiallinen osio tuovat esille myös kuvilla ja piirroksilla<br />
fysiikan historiaa.<br />
• HHSV: Läpi koko kirjan kuvitus henkii historiaa: kuvat fyysikoista, uudet historialliset<br />
piirrokset, vanhat piirroskuvat, vanhat kartat ja valokuvat eri tilanteista, joihin liittyy<br />
aikansa fysiikan sovellutuksia.<br />
• LKH: Kansikuva kertoo vähäeleisesti kaiken olennaisen. Kokeellinen fysiikka alkaa<br />
Galileista. Fysiikka tuo tullessaan sovellukset, jotka kehittyvät fysiikan mukana. Muuten<br />
kuvitus on enimmäkseen ajattomia ideapiirroksia.<br />
• LL: Kuvat ovat pääasiassa tämän päivän koulumaailmasta ja ympäröivästä<br />
yhteiskunnasta. Yhden aukeaman kuvasarja esittää fysiikan kehitystä, yksi sivu sisältää<br />
vanhoja kuvia keksinnöistä ja muutama vanha fyysikko on päässyt kirjan lehdille.<br />
• MMS: Kuvat kansikuvasta lähtien johdattavat lukijansa tämän päivän liikkumiseen ja<br />
liikenteeseen. Yksi vanha kalenterikuva ja neljä kuvaa fyysikoista antavat aavistuksen<br />
fysiikan pitkästä historiasta.<br />
5.2 Tekijöiden lupaukset<br />
• EKS: LUKIJALLE (2000): Kirjoittajat tuovat selkeästi esiin fysiikan historian ja sen<br />
merkityksen. ” … Kirjasarjamme käyttää hahmottavaa, kokeellista lähestymistapaa,<br />
mikä auttaa opiskelijaa ymmärtämään, miten ja mistä luonnon lainalaisuudet voidaan<br />
määrittää. … Rinnakkain tämän tavoitteen kanssa kirjamme antaa laajan katsauksen<br />
fysiikan sekä yleensä luonnontieteen ja tekniikan kehitykseen osana yleistä inhimillisen<br />
kulttuurin kehitystä.” Tämän perusteella kirja pyrkii antamaan eväitä fysiikan<br />
ymmärtämiseen inhimillistä puolta unohtamatta. Luvataan siis fysiikkaa, jossa historia<br />
on selkeästi mukana.<br />
• HHSV: LUKIJALLE (-94): Historiallista painotusta voi aistia lauseesta: ” Haluamme<br />
myös kertoa hiukan niistä mutkikkaista teistä, jotka ovat johtaneet nykyisen<br />
maailmankuvamme peruskäsityksiin.” Lisäksi tekstistä löytyy tieto lisäaineistosta,<br />
jossa kerrotaan fysiikan historiasta ja ilmiöiden sovellutuksista.
16<br />
• LKH: ESIPUHE (-94): ”Galilei-sarjan lähestymistapa nojaa järjestelmällisesti kokeellisuuteen.”<br />
Kokeellisuus alkoi Galileista. Nimestä on helppo nähdä historian<br />
olevan läsnä luonnollisena osana kirjassa ja sen mahdollistamassa oppimisprosessissa<br />
didaktisen fysiikan oppien mukaan (mikäli on perehtynyt asiaan). Historia-sanaa ei<br />
erityisesti osoitella.<br />
• LL: OPETTAJALLE (-98): Täältä löytyy maininta, että kirjan loppuun on liitetty<br />
lukemistot Fysiikan historiallinen kehitys ja Maailmankaikkeuden synty. …<br />
OPISKELIJALLE: Tekstin lopussa esiintyy kolmen historiallisen henkilön nimi: ”Kun<br />
Sinulla herää kysymyksiä jostakin fysiikkaan liittyvästä asiasta, kysy rohkeasti, sillä<br />
juuri Sinusta me odotamme seuraavaa Newtonia, Edisonia tai Einsteinia.”<br />
• MMS: ENNEN OPIKELUN ALKUA (-98): Varsinaisesti fysiikan historiasta ei<br />
mainita. Kätkettyä fysiikan historiaa löytyy tekstin lopusta. ”Myös suuria keksintöjä<br />
tehneet tutkijat ovat aloittaneet yksinkertaisista arkielämän havainnoista ja<br />
mittauksista”(tieteellisen prosessin askelia).<br />
5.3 Erilliset kappaleet historiaa ja/tai esittelysivut fyysikoista<br />
• EKS: Kirjassa on kokonainen kappale (40 sivua) fysiikan, Nobel-palkintojen ja<br />
keksintöjen historiaa. Lisäksi on yksi kappale (17 sivua) maailmankuvan<br />
kehittymisestä. Kirja siis sisältää valmista materiaalia myös pehmeämmälle<br />
lähestymistavalle.<br />
• HHSV: Tähän ihmisläheisesti fysiikkaa esittelevään kirjaan on siroteltu perustekstin<br />
joukkoon erillisiä ”pikkupaketteja” fysiikan historiasta ja ilmiöiden sovellutuksista.<br />
Paketeista löytyy yksiköiden historiaa, antiikin luonnontieteilijöitä, Isaac Newton,<br />
Marie Curie, sähköhuvia, fysiikan kultaiset vuodet ja tarinaa ja teoriaa<br />
alkuräjähdyksestä.<br />
• LKH: Kirja ei erityisesti osoittele fysiikan historiaa, mutta syventäväksi tekstiksi<br />
merkitty aukeama fysiikan kehityksestä ja osa-alueista antaa hyvän pohjan historian<br />
painottamiseksi ja yleissivistyksen kohottamiseksi.<br />
• LL: Tämä teos on sijoittanut kolmeen eri kappaleeseen viiden fyysikon elämäkerrat<br />
englanniksi. Lisäksi kirjan lopussa on erilliset lukemistot historiallisesta kehityksestä ja<br />
maailmankaikkeuden synnystä (11 sivua).<br />
• MMS: Kirja tuntuu elävän voimakkaasti tässä ajassa, mutta maailmankuvaa ei voi selittää<br />
ilman historiallista perspektiiviä. Vähäisiä historiapaketteja on lisälukemistona.<br />
5.4 Historialliset välipalat<br />
• EKS: Tuhdin historiaosion lisäksi tekstistä löytyy mittajärjestelmän historiaa, maalaus<br />
Galilein demonstraatiosta, piirros Newtonin omenasta, lisälukemisto röntgensäteiden ja<br />
radioaktiivisuuden keksimisestä.<br />
• HHSV: Koska kirja keskittyy ilmiöiden luonteen ymmärtämiseen, niin historiallisia<br />
pohdintoja ja juttuja riittää. Omenajuttukin löytyy.
17<br />
• LKH: Omena löytyy.<br />
• LL: Varsinaisia välipaloja on vaikea löytää.<br />
• MMS: Täälläkin voiman yhteydessä on kuva Newtonista ja omenapuu.<br />
Välipalaksi on tässä tulkittu lyhyehköt helposti muistettavat fysiikan historiasta nousevat ja<br />
asiasisältöä elävöittävät jutut. Pelkkä omenakin riittää muistuttamaan gravitaation<br />
historiasta ja siitä on hyvä jatkaa.<br />
5.5 Historia ymmärtämisen tukena<br />
• EKS ja LKH: Hahmottavaan lähestymistapa kuljettaa aina historiaa mukanaan. Edetään<br />
olioista ja ilmiöistä kokeiden kautta suureisiin ja lakeihin - oli siinä kirjassa Galilein<br />
kuva tai ei.<br />
• HHSV: Kyllä ilmiöidenkin luonne kirkastuu, kun ”huvittelee” historiallisilla<br />
väärinymmärryksillä.<br />
5.6 Kerrottu empiria<br />
Kirjojen lähestymistavat ovat enemmän tai vähemmän kokeellisia. Muutamakin vihje siitä,<br />
miten tiettyyn fysiikan lakiin on päädytty tukee oppilaan omaa oppimisprosessia. Moniin<br />
klassisen fysiikan ilmiöiden tarkasteluihin saadaan mielenkiintoinen alku kirjan kerrotusta<br />
empiriasta. Liki samoja kokeita voidaan sitten tarkastella luokkatilanteessa, mikäli välineitä<br />
ja aikaa riittää. Tähtitieteen kehitystä voidaan seurata koulussa lähes ainoastaan kerronnan<br />
avulla. Alkeishiukkasten ja niiden välisten vuorovaikutusten yhteydessä on myös pakko<br />
turvautua kerrottuun empiriaan.<br />
• EKS:<br />
• Täältä löytyvät Thaleksen (640 - 546 eKr.) meripihka- ja mineraalikokeet, joita<br />
voi jäljitellä luokassakin.<br />
• Myöskin Arkhimedeen (287 - 212 eKr.) tunnettu kruunukoe esiintyy kirjassa.<br />
• Kerrotaan myös Galilein (1564 - 1642) kuulanvierittämisestä.<br />
• Röntgensäteiden ja radioaktiivisuuden keksimiseen johtaneet kokeet tulevat tutuiksi.<br />
• Kuvakerronta tukee luokassa tehtäviä kokeita - tämän aikakauden historiaa.<br />
• Tähtitieteen ja kosmologian tutkimusmenetelmiä esitellään.<br />
• Hiukkasmaailman tutkimusten vaatimat hiukkaskiihdyttimet mainitaan ja<br />
törmäystutkimukset ovat esillä.<br />
• HHSV:<br />
Kirja esittelee runsaasti ilmiöitä havainnollistavia kokeita - vanhaa ja uutta:<br />
• Galilein kuulakoe<br />
• Arkhimedes kylvyssä<br />
• Newtonin prismakokeet
18<br />
• Painovoima ja avaruuslennot<br />
• Thaleksen magneettikokeet<br />
• Lasimainen ja hartsimainen sähkö<br />
• Franklinin varauksen säilymistä osoittava koe<br />
• Coulombin kokeet<br />
• Ørstedin kompassineulakoe<br />
• Ampéren kokeet<br />
• Rutherfordin koe<br />
• Hiukkaskiihdyttimet<br />
• Valokuvaus paljasti radioaktiivisuuden<br />
• Kokeellisia todisteita alkuräjähdyksestä.<br />
• LKH:<br />
Kirja perustuu kokeellisuuteen. Nykyaikaan kiinnittyvät piirroskuvat ja valokuvat paljastavat<br />
kokeellisuutta - kuvakerrontaa. Puhtaasti kerrottua empiriaa löytyy<br />
• rakenteiden tutkimuksesta<br />
• vahvan vuorovaikutuksen havaitsemisesta<br />
• Becquerelin kokeesta<br />
• Rutherfordin kokeesta<br />
• spektritutkimuksesta.<br />
• LL:<br />
Kirja esittelee enemmän tuloksia, kuin sitä miten niihin on päädytty aikojen kuluessa.<br />
• MMS<br />
Tästä kirjasta löytyy vain vähän kerrottua empiriaa<br />
• radioaktiivisuuden paljastumisesta<br />
• Röntgenistä<br />
• tähtitieteen havainnoimisesta.<br />
5.7 Kirjojen fyysikot<br />
Kirjoissa mainittujen fyysikoiden lukumäärä kuvaa mielenkiintoisella tavalla historian<br />
painotusta. Jokaisesta kirjasta löytyy samat tärkeät fysiikan kehitykseen voimakkaasti<br />
vaikuttaneet henkilöt.<br />
Taulukko 1: Kirjoissa mainittujen fyysikoiden lukumäärät<br />
kirja LKH MMS LL HHSV EKS<br />
fyysikkoja 23 24 46 53 118<br />
Kaksi kirjoista tuntuisi panostaneen pehmeämpään fysiikkaan. Näissä esitetään runsaimmin<br />
suuria fysiikan kehittäjiä. Kirjan LL historiaosio on irrallinen ja jotenkin toimimaton - monien<br />
nimien luetteleminen jää lähinnä detaljitiedoiksi. Tässä käytössämme olleessa kirjassa
olevat fyysikoiden englanninkieliset elämäkerrat jäivät heikoilta oppilailta lukematta ja näin<br />
tarjottu fysiikan historia tältä osin meni hukkaan.<br />
19
20<br />
6 FYSIIKAN HISTORIAA PAINOTTAVAN PAKOLLISEN KURSSIN<br />
TOTEUTUS<br />
6.1 Lähestymistapa<br />
Väliaikaisena pakollisen fysiikan opettajana minun oli syytä noudattaa koulumme<br />
opetussuunnitelmaa ja täytyi tyytyä koulussamme käytettävään oppikirjaan. Lähestymistapa<br />
oli jonkinlainen yhdistelmä, ottaen huomioon opetussuunnitelman, käytettävän kirjan,<br />
didaktisen fysiikan johtoajatukseen kuuluvan hahmottavan lähestymistavan ja<br />
henkilökohtaiset ominaisuudet. Punaisena lankana oli fysiikan historia. Vähän<br />
vastahakoistakin fysiikan opiskelijaa pyrittiin lähestymään fysiikan inhimillisen historian<br />
avulla. Samalla oli tarkoitus esittää fysiikka jatkuvasti täsmentyvänä, laajenevana ja<br />
kehittyvänä luonnontieteenä (Kurki-Suoniot 1998a, 259). Oppilaat vaan tahtoivat olla<br />
malttamattomia.<br />
Henkilökohtaisesti pyrin tuomaan fysiikan ja muun tieteen historiaa esille myös<br />
päivänavauksissa. Esimerkiksi vanhojen kirjojen johdannot voivat olla hyvin puhuttelevia<br />
(Liite1). Sain hankituksi joitain vanhoja kirjoja antikvariaateista.<br />
6.2 Tavoitteet<br />
Kokeilukoulun opetussuunnitelmaan on fysiikan opetuksen tavoitteiksi kirjattu:<br />
Fysiikan opetuksen tehtävänä on tukea luonnontieteellisen ajattelun ja sen pohjalta<br />
rakentuvan maailmankuvan kehittymistä osana itsenäistä persoonallisuutta. Yleisenä<br />
tavoitteena on auttaa ymmärtämään ihminen osana luontoa, ja että ihmisen koko<br />
elämä ja hänen toimintansa vaikutukset, mahdollisuudet ja rajoitukset ovat<br />
riippuvaisia luonnonlaeista. Niiden tunteminen on välttämätöntä sen arvioimiseksi,<br />
millaiset ratkaisut parhaiten vastaavat omaksuttuja arvoja ja asetettuja tavoitteita.<br />
Fysiikka on ratkaisevasti vaikuttanut maailmankuvan muodostumiseen ja fysiikka on<br />
siten osa nykyaikaista humanistista kulttuuria. Fysiikan opiskelu avaa<br />
mahdollisuuksia ymmärtää uutta teknologiaa ja kehittää taidollisia valmiuksia kuten<br />
tekstinkäsittelytaitoja, sosiaalisia taitoja, ajattelu- ja päättelytaitoja.<br />
Näitä tiedollisia, taidollisia ja arvoihin ja asenteisiin liittyviä tavoitteita voidaan tietysti<br />
tavoitella hiukan eri keinoilla. Jokainen opettaja työskentelee myös oman<br />
persoonallisuutensa varassa. Pakollisen kurssin sisällöiksi on kirjoitettu seuraavat lauseet:<br />
Ohjataan ymmärtämään fysikaalisen tiedon kehittymistä kokeellisen tutkimisen ja<br />
mittaustulosten tulkitsemisen avulla. Harjoitellaan kokeellista menetelmää<br />
tutkimalla joitakin sopivia fysikaalisia ilmiöitä esimerkiksi tavanomaisia<br />
mekaniikan ilmiöitä. Kerrataan liikeoppiin liittyvät lait ja suureet ja tutustutaan eri<br />
energiamuotoihin ja energian tuotantoon. Kurssi muodostaa pohjan syventäville<br />
fysiikan opinnoille.<br />
Kaikkia edellä kirjattuja tiedollisia tavoitteita ei tällä kurssilla ihan voitu toteuttaa. Energiakysymys<br />
korvattiin esitelmillä. Lisäyksenä tutustuttiin maailmankaikkeuteen liittyviin raken-
21<br />
neyksiköihin ja perusvuorovaikutuksiin. Myös säteilyasioita tarjottiin. Viimemainitut sisältyvät<br />
opetussuunnitelman perusteisiin. (Anon. 1994)<br />
6.3 Johtoajatuksia<br />
Historiapainotteisen fysiikan pakollisen kurssin suunnittelussa on ollut eräitä johtoajatuksia:<br />
• Motivoiminen ja asenteisiin vaikuttaminen on osa opettajan<br />
ammattitaitoa (Lavonen, J. 1997, 48).<br />
• Fysiikan historian avulla voidaan myös oppia ymmärtämään syvemmin<br />
fysiikan käsitteiden, lakien ja teorioiden merkitystä. Fyysikoiden<br />
henkilöhistoriaa ei voi erottaa fysiikan käsitteiden historiasta. (Kurki-<br />
Suoniot 1998a, 83).<br />
• Oppilas tarvitsee hyvän oppaan voidakseen saada aavistuksen<br />
katedraalin mahtavuudesta ja kauneudesta (Kurki-Suoniot 1998a, 247).<br />
Kuva 2: Fysiikan kehitys ja osa-alueet (Kurki-Suoniot 1998a, 147)<br />
• Fysiikan historia kokeellisuuden lisäksi voisi tehdä pakollisesta kurssista<br />
kiinnostavan ja hyödyllisen (Jauhiainen, J. 1998).
22<br />
6.4 Vaikeuksia<br />
Kokeilussa oli huomioitava käytössä oleva oppikirja: Heikki Lehto ⋅ Tapani Luoma:<br />
Fysiikka 1. Tästäkin oppilailla oli kahta eri painosta, joten oli pakko tehdä pienet yhteiset<br />
muistiinpanot sivuviittauksineen. Heikot oppilaat hermostuvat, jos eivät tiedä millä sivulla<br />
ollaan menossa. Lisäksi on aina muistettava, kuinka vähän sitä todellista luokkaopetusta<br />
voidaan antaa yhdellä kurssilla. Viidessä viikossa kertyy korkeintaan 30 tuntia ja niistäkin<br />
usein tuhrautuu satunnaisiin tai suunniteltuihin tempauksiin muutama tunti. Niin kävi<br />
tässäkin kokeilussa.<br />
6.5 Kurssin suoritus yleisesti<br />
Oppisisällöt jaettiin sopivasti kaksoistunneille. Opetus eteni usein opettajajohtoisesti<br />
demonstroiden ja keskustellen. Oppilaat kirjasivat kalvolta oppimispäiväkirjaansa<br />
opetusrungon ja täydensivät sitä katsomallaan tavalla. Yhteisistä kokeellisista töistä ja<br />
yhdestä avoimemmasta parityöstä toivottiin selostukset samaan vihkoon. Oppilaat tekivät<br />
pareittain annetun aikataulun mukaan esitelmän kaksoistunnin avaukseksi. Esitelmä valittiin<br />
opettajan antamasta listasta ja aiheet olivat fysiikan tai keksintöjen historiaan liittyviä.<br />
Esitelmät pyrittiin hyödyntämään opetuksen osaksi. Inhimillisessä elämässä kaikki ei<br />
kuitenkaan mene ihan suunnitelmien mukaan ja nytkin esitelmien päivämääriä jouduttiin<br />
vaihtamaan mm. sairastapausten vuoksi. Joskus tämä vaati opettajalta aikamoista luovuutta,<br />
ettei tunnista tulisi pelkkä ”tilkkutäkki”. Kurssiarvosana määräytyi oppimispäiväkirjan (1/3;<br />
[työselostukset, tehtävät]), esitelmän ja tuntiaktiivisuuden (1/3) sekä loppukokeen (1/3)<br />
perusteella.<br />
6.6 Esitelmien aiheet ja toteutus<br />
Esitelmiä pidettiin kahdessa opetettavassa ryhmässä (60 oppilasta) yhteensä 30. Aiheet<br />
voidaan jakaa neljään pääryhmään ja toteutuneet aiheet olivat seuraavat (sulkeissa ryhmän<br />
numero):<br />
Yleisaiheet:<br />
Tähtitieteen kehitys (I)<br />
Tähtitieteellisen maailmankuvan kehitys (II)<br />
Atomikäsitteen historia (I)<br />
Atomin historia (II)<br />
Ajanlaskun historiaa (I)<br />
SI-mittajärjestelmä (II)<br />
Tuli - käyttövoima - energia (II)<br />
Fysiikan osa-alueet:<br />
Lämpöopin kehitys (I)<br />
Lämpö (II)<br />
Sähköopin historia (I)<br />
Sähköopin alkuvaiheet (II)<br />
Magneetit (I)<br />
Magnetismin alkuvaiheet (II)<br />
Valo-opin historia (II)<br />
Henkilöt:<br />
Galileo Galilei (I)
23<br />
Keksinnöt:<br />
Isaac Newton (I)<br />
André Marie Ampére (II)<br />
Michael Faraday (I)<br />
George Simon Ohm (II)<br />
James Clerk Maxwell (I)<br />
Wilhelm Röntgen (I)<br />
Marie Curie (II)<br />
Albert Einstein (II)<br />
Kaukoputki (I)<br />
Kello (I)<br />
Lämpömittari (I)<br />
Puhelin (II)<br />
Cd-levy (I)<br />
Tietokone (II)<br />
Atomipommi (II)<br />
Kumpaankin ryhmään pyrittiin saamaan tasapuolisesti eri aihepiirejä, jotta saataisiin laaja<br />
kokonaisuus fysiikan moninaisuudesta. Suurelle osallehan tämä jää ainoaksi fysiikan<br />
kurssiksi lukiossa. Kummassakin ryhmässä (I ja II) kuljettiin esitelmien avulla atomista<br />
avaruuteen. Osa esitelmistä saatiin istutettua juuri sopivasti tunnin aiheisiin. Esitelmien<br />
painopistealueet vaihtelivat oppilaiden kiinnostuksen ja taitojen mukaan. Joihinkin aiheisiin<br />
saatettiin palata vielä uudestaan, kun ymmärtämiselle oli saatu lisää eväitä. Tällainen oli<br />
esimerkiksi atomiesitelmä, jota muisteltiin uudestaan perusvuorovaikutusten yhteydessä.<br />
Oppilaat saivat käyttää yhden kaksoistunnin koulussa esitelmänsä suunnitteluun. Muuten<br />
esitys koottiin ja kirjoitettiin kotona tai vapaatunneilla. Muita kotitehtäviä kirjasta<br />
vähennettiin ja jätettiin omaan harkintaan. Tunninavaukseksi esitetyt oppilasesitelmät<br />
pyörivät kurssin kolmella viimeisellä viikolla 1 - 2 esitystä päivässä.<br />
6.7 Kurssisisällöt ja tuntisuunnitelmat<br />
Kurssien suunnittelussa on käytetty oman oppikirjan ohessa myös muita edellä mainittuja<br />
pakollisen fysiikan oppikirjoja. Seuraavassa on lyhennetty versio joistain tuntipohjista ja<br />
tapahtuneesta. Mukana on lainauksia oppilaiden pitämistä esitelmistä.<br />
1h: Motivointi ja suunnittelu<br />
Ensimmäinen tunti oli tutustumista puolin ja toisin. Koska opetan myös lukiossa kemiaa,<br />
niin oli hyvä heti vertailla eri luonnontieteitä.<br />
• Opettaja esittäytyy muinaisegyptiläisittäin (Liite 2)<br />
Vasta kirjoitustaito on mahdollistanut havaintojen, käsitysten ja tietojen siirtymisen<br />
sukupolvelta toiselle. Kirjapainotekniikka mahdollisti kirjoitusten laajemman leviämisen ja<br />
nyt me ihmettelemme tietokoneidemme äärellä.<br />
• Kemian kohteet - fysiikan kohteet; aineita ja ilmiöitä; magneettisia kiviä<br />
ja leikkikaluja, meripihkahelmet jne.<br />
• Järjestäytyminen
24<br />
• Kyselylomake oppilaille n.15 min (Liitteet 3 ja 4)<br />
• Virittäytyminen historiaan kalvoin: nuolenpääkirjoitus, sarjakuvat,<br />
ajankohtaiset lehtileikkeet ja päivänpolttavat kysymykset<br />
Esim. Timo Paukun kirjoitus Helsingin Sanomissa 3.6.2000:<br />
Nobelisti Leon Lederman yrittää opettaa tieteen lukutaitoa<br />
… Mikä ihmeen kytkentä hiukkasilla ja atomeilla nyt sitten muka on<br />
arkipäivään?<br />
” No, esimerkiksi tietokoneet. Niitä ei olisi ilman transistoreja, eikä niitä<br />
ilman puolijohteita. Puolijohteita ei puolestaan olisi voitu rakentaa ilman<br />
atomi- ja hiukkasfysiikan tuntemusta.”<br />
Tämän päivän hienot laitteet ovat modernin fysiikan sovellutuksia, mutta meidän oli turha<br />
yrittää aloittaa modernin fysiikan kurssilla. Näissä kysymyksissä oppilas usein on<br />
ristiriitaisessa tilanteessa: hän haluaisi heti selityksen modernin fysiikan ongelmiin, mutta ei<br />
pysty mieltämään korkean tason käsitteitä ”tyhjän” päälle.<br />
Heti alussa yritettiin muistuttaa, että oikotietä onneen ei ole. Työtä ja tuskaa on ollut<br />
fysiikan kehittyminen aikojen kuluessa ja työhön on oppilaankin sitouduttava ennen kuin<br />
fysiikka avautuu sitä opiskelevalle. Ja vähin erin on mahdollista edetä ilmiöiden<br />
tunnistuksesta suureiden määrittelyyn, lakeihin ja teorioihin kuten kvanttimekaniikkaan ja<br />
suhteellisuusteoriaan.<br />
Tämän kurssin tavoitteiksi esitettiin lähinnä selviämistä fysiikan käsitteistön alimmilta<br />
tasoilta; muistaen, että ”pilvenpiirtäjää ei voi rakentaa alkamalla ylimmästä kerroksesta”<br />
(Kurki-Suoniot 1991). Toki me ihailimme tällä kurssilla moniakin ”pilvenpiirtäjiä”.<br />
Opetuskeskustelut lähtivät heti lupaavasti käyntiin. Eräs kysymys oli seuraava: ”Miksi<br />
fysiikkaa voidaan pitää taivaan lahjana? [Paul Lorenzin ajatusta mukaillen: ”Eksaktit<br />
luonnontieteet ovat taivaan lahja. Tähtien liikkeiden säännönmukaisuudesta on ihminen ensimmäiseksi<br />
johtunut ajatukseen luonnon säännönmukaisuudesta.” (Fuchs 1970, 32.)] Nopeasti Aapo heitti<br />
vastauksen: ”Koska se yksi tyyppi sai omenan päähänsä.” Siis jutut ovat jääneet mieleen.<br />
Päästiin kyllä tähtitieteeseenkin ja sivuttiin jo tiedekäsitettä ja ufojuttuja.<br />
2 h: Fysiikka on luonnontiede<br />
• Fysiikka on perusluonnontiede<br />
Tässä yhteydessä esitettiin joitain asioita luonnon<strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>asta ja keskusteltiin yleensä tieteestä<br />
ja esitettiin sen tunnusmerkkejä.<br />
• Fysiikka tutkii luonnon kaikkia perusrakenteita , -ilmiöitä ja -lakeja<br />
Sanoja maisteltiin ja ilmiöitä ja lakeja havainnollistettiin. Magneetteja oli esillä ja<br />
painovoiman yleinen vetovoimalaki tuntui olevan muistissa.<br />
• Tekniikassa pyritään soveltamaan luonnonlakeja<br />
Esimerkiksi otettiin esille CD-levy , joka on n. 30 vuotta vanha keksintö. Keskusteltiin siitä,<br />
mitä kaikkea oli tämänkin keksinnön takana. Toisessa ryhmässä oli tästä myöhemmin<br />
esitelmä ja tämän teeman pohtimista jatkettiin silloin.<br />
• Fysiikka on alunperin tavallisten elinympäristössä havaittavien<br />
ilmiöiden tutkimista
25<br />
Omassa oppikirjassa (LL, 10) oleva kuvasarja oli pohjana keskustelulle, miksi tiede on kehittynyt<br />
tietyssä järjestyksessä. Tässä vaiheessa keskusteltiin myös koulukurssien sisällöistä<br />
ja esitelmien aiheista.<br />
• Fysiikka ei ole avautunut hetkessä ihmiskunnalle, eikä näin voi olla<br />
hetkessä selvää meille kenellekään<br />
Tässä yhteydessä otettiin esille kalvo: Fysiikan kehitys ja osa-alueet (Kurki-Suoniot<br />
1998a, 147). Tämä olikin sitten esillä jokaisen esitelmän yhteydessä. Keskustelulla yritettiin<br />
torjua oppilaiden turhia pelkoja siitä, että he eivät pysty oppimaan fysiikkaa.<br />
• Fysikaalinen tieto ja sen sovellutukset koskettavat meitä kaikkia -<br />
toisia vielä enemmän (viittaus oppikirjan lukemistoon)<br />
• Jokaisella suomalaisella tulisi olla kohtuullinen fysikaalinen<br />
yleissivistys, jotta voisimme elää sopusoinnussa ympäröivän luonnon<br />
ja sen ihmeellisyyksien kanssa (opetussuunnitelma)<br />
Oppilailla oli selvä käsitys siitä, että pakollinen fysiikka kuuluu yleissivistykseen.<br />
• Meissä kaikissa ihmisissä asuu pieni fyysikko (mietipä sitä)<br />
Keskustelun pohjana oli Kaleva-lehden artikkeli : ”Kaiken takana on fysiikka”. (Kaila &<br />
Horneman 1999). Oppilaiden fyysikkokuva osoittautui kapeaksi. Useimmat liittivät<br />
fyysikkoon ajatukset ydinvoimasta ja atomipommista. Eipä siis ihme, että esitelmien<br />
annetuista aiheista vain atomipommista tuli halukkaiden kesken arvottava aihe. Vuoden<br />
2000 aikana oli Helsingin Sanomissa useita 50 vuotta sitten olleita pikku-uutisia pommeista,<br />
esim. ”Ydintutkimusmies tuntee tuskaa - pommia kokeiltava” (H - S 28.1.1950). Näistä sai<br />
hyviä arvokeskusteluja.<br />
Tunnin lopussa jaettiin esitelmien aiheet.<br />
3 - 4 h: SI-järjestelmä<br />
• Ilmiön tai olion mitattavaa ominaisuutta sanotaan suureeksi<br />
• Suureilla on kansainväliset tunnukset (kirja)<br />
• Suureilla on yhteisesti sovitut yksiköt<br />
Tässä yhteydessä käsiteltiin suureiden historiaa ja tähänkin palattiin esitelmien yhteydessä.<br />
*Ennen käytettiin eri suureiden mittaamiseen ja esittämiseen mitä<br />
erilaisempia yksiköitä. Yleisemmin otettiin lähtökohdaksi jokin arkielämästä<br />
tuttu asia kuten ihmisen askeleen pituus. … Pituuksien vertailu ja<br />
laskutoimitukset helpottuvat paljon SI -järjestelmää käytettäessä.<br />
*Ajan olemusta on pohdittu jo tuhansia vuosia. Asialla ovat olleet niin<br />
teologit, <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>t kuin luonnontieteilijätkin. [pojat]<br />
• SI-järjestelmä on kansainvälinen mittajärjestelmä; kansainvälisesti<br />
käyttöön 1960<br />
Tässä niin kuin monessa muussakin kohdassa opettaja saattoi hyödyntää oman<br />
”vanhuutensa”. Oli mahdollista kertoa asioista silloin ennen, kun opettaja oli koulussa.<br />
• Yksiköiden suuruusluokka kätkeytyy usein etuliitteeseen<br />
Tässäkin oli oiva kohta käydä hakemassa vauhtia historiasta ja vanhoista kielistä. Oppilaat<br />
olivat ottaneet esitelmäänsä myös varoittavia esimerkkejä etuliitteiden väärinkäytöstä.<br />
Miljoona ihmistä ilmaistaan ”miljoona ihmistä”, eikä suinkaan<br />
”megaihminen”! [pojat]
26<br />
• Muita yksiköitä<br />
Yksiköistä sai runsaasti keskustelua. Suureet ja yksiköt tahtoivat mennä sekaisin. Ja mitä<br />
ymmärrettiin tuoreella lehtileikkeellä: ”Valonnopeudesta ‘Einsteinin vakio’?” (H-S 8.7.<br />
2000). Päivän lehdillä saa monesti kiinnitettyä tylsänkin aiheen oikeaan elämään.<br />
Tunnin lopulla lyötiin lukkoon esitelmien päivämäärät.<br />
5 - 6 h: Mittaaminen ja mallintaminen<br />
Tällä kaksoistunnilla harjoiteltiin fysiikan kokeellista toimintaa: mitä mitataan, miten<br />
mitataan, millä tarkkuudella tulokset voidaan ilmoittaa ja mitä johtopäätöksiä on mahdollista<br />
tehdä ja miten.<br />
1) Mittaaminen ja mittaustarkkuus:<br />
Työ 1: Heilurin heilahdusajan mittaus:<br />
Mittaus 1 2 3 4 5 6<br />
Aika (s)<br />
Lasketaan keskiarvo: ________<br />
Lasketaan poikkeamat keskiarvosta (itseisarvot) ja näiden keskiarvo.<br />
Tulokseksi voidaan ilmoittaa: _______________<br />
Kun oli sopivasti viritetty heiluri kattokiskoon, niin kokeiltiin myös Galilein aikaista<br />
ajanmittausta ja näin saatiin 30:n eri pulssin antamat vaihtelevat heilahdusajat kyseiselle<br />
heilurille. Tältä pohjalta oli helppo aloittaa keskustelu sovittujen yksiköiden<br />
tarpeellisuudesta tieteen tekemisessä. Heilahdusajan mittaus valtimon sykkeen avulla antoi<br />
tulokseksi: 18 - 25 lyöntiä / 10 heilahdusta. Kelloajat olivat lähempänä toisiaan n. 24 s / 10<br />
heilahdusta.<br />
2) Tiedon esittäminen ja mallintaminen:<br />
Työ. 2:<br />
• Tutkitaan miten aineen massa kasvaa tilavuuden kasvaessa.<br />
• Tarvittavat välineet: ………………..<br />
• Kustakin aineesta määritetään ainakin viisi arvoparia (tilavuus,<br />
massa).<br />
• Esitetään mittaustulokset taulukkona.<br />
• Aine: vesi, hiekka, suolavesi, alumiini…<br />
Tilavuus Massa<br />
V (cm 3 ) m (g)<br />
• Esitetään tulokset graa<strong>fi</strong>sesti Vm-koordinaatistossa. (Osa tunnilla ja<br />
loput kotona.)
27<br />
• Tarkastellaan tuloksia:<br />
** piirretään suora, joka kulkee mahdollisimman hyvin kaikkien<br />
havaintopisteiden (tietyn aineen) ja origon kautta eli suoritetaan ns.<br />
graa<strong>fi</strong>nen tasoitus<br />
** suoran kaltevuus eli fysikaalinen kulmakerroin kuvaa kunkin aineen<br />
tiettyä ominaisuutta, tiheyttä<br />
ρ = ∆m/∆V.<br />
Tämä työ tehtiin huolella yhteisenä työnä. Opettaja ja pari oppilasta tekivät työn luokan<br />
edessä. Tässä esiharjoiteltiin kokeellista työskentelyä ja yritettiin antaa oikea kuva siitä,<br />
mistä ne kaavat oikein tulevat ja ovat tulleet sinne fysiikan kirjaan. Eikä niitä tarvitse<br />
opetella ulkoa, kun ymmärtää niiden merkityksen. Koordinaatistoon saatiin neljä suoraa<br />
mietittäväksi.<br />
7 - 10 h: Tutkimuksia ryhmissä ja esitelmien koostamista<br />
Näillä tunneilla luokka jaettiin kahteen ryhmään siten, että alkupään esitelmän tekijät<br />
keskittyivät ensimmäisen kaksoistunnin omiin esitelmiinsä ja toinen ryhmä siirtyi<br />
peruskoulun laboratorioluokkaan. Molemmat ryhmät harjoittelivat ”tieteellistä työskentelyä”<br />
yhden kaksoistunnin ja kirjasivat työselostuksen vihkoon. Selostus tehtiin loppuun<br />
kotitehtävänä ja tarkistus oli kurssin lopussa.<br />
TYÖ: Tutki heilurin heilahdusaikaan vaikuttavia tekijöitä (esim. massa m, heilurin<br />
pituus l, heilahduskulma …). Kiinnitä huomiota mittaustulosten raportoimiseen.<br />
Esitä graa<strong>fi</strong>sesti ainakin heilahdusajan T riippuvuus heilurin pituudesta (l, T)-<br />
koordinaatistossa ja heilahdusajan neliön riippuvuus heilurin pituudesta (l, T 2 )-<br />
koordinaatistossa. Esitä johtopäätökset tutkimustesi perusteella.<br />
11 - 12 h: 1)Kokeellisuus, tiedon kehittyminen ja sen hyväksikäyttö<br />
Tämä kaksoistunti aloitettiin esitelmillä ja niitä riitti sitten koeviikkoon saakka. Tämä antoi<br />
uutta ilmettä ja jännitystä tunteihin. Opettajaakin jännitti vähän, että mitenkähän sitä saa<br />
pidettyä tunnit kasassa, mutta kaikki meni hyvin - onneksi.<br />
Edellisen työn jälkipuintina tarinoitiin vielä yhteisesti Galileista ja mietittiin fysiikan ja<br />
sovellutusten suhdetta.<br />
• Galileo Galilei (1564 - 1642), eräs kokeellisen fysiikan pioneereja;<br />
(esitelmä) korosti havaintojen ja kokeiden merkitystä fysikaalisen<br />
tiedon perustana - pelkkä ajattelu ei riitä<br />
Arkhimedeen esimerkkejä noudattaen Galilei suoritti kokeita ja teki niistä<br />
matemaattisia johtopäätöksiä. Tällöin hän joutui ristiriitaan monien<br />
vallitsevien, Aristoteleelta peräisin olevien käsitysten kanssa. [tytöt]<br />
• Esim. Heilurin liikkeen tutkiminen:<br />
1) Tutkija mittaa saman heilahdusajan monta kertaa →T = vakio<br />
2) Lisätutkimuksia →T = vakio pienillä kulmilla tyhjiössä
28<br />
3) Tutkitaan heilahdusajan riippuvuutta heilurin pituudesta l (pieni<br />
kulma, massa vakio) → heilahdusajan ja pituuden välillä ei ole lineaarista<br />
riippuvuutta<br />
4) Lasketaan heilahdusajan neliöt ja todetaan, että suhde T 2 /l on<br />
kaikille ideaaliheilureille vakio (lineaarinen) jne.<br />
5) Fysiikan kehitystä seuraa usein tekniikan kehitys, esim. kello<br />
(esitelmä)<br />
Keskusteluissa havaittiin, että osa oppilaista oli heilutellut heilureitaan suuresti vaihtelevissa<br />
kulmissa ja he esittivät työselostuksessaan, että heilahdusaika riippuu heilahduskulmasta.<br />
Maltilliset heilurin heiluttajat esittivät kokeidensa perusteella, että heilahdusaika ei riipu<br />
kulmasta. Siinä oli hyvä tieteellisen keskustelun paikka.<br />
2) Nopeuden määrittäminen ja fysikaalinen laskutehtävä<br />
TYÖ: nopeus<br />
Mittauspiste t 1 / s s / m<br />
0 0<br />
1 6<br />
2 12<br />
3 18<br />
4 24<br />
5 30<br />
6 36<br />
Tämä työ tehtiin yhdessä. Kaikille riitti tehtävää. Osa seisoi tolppina, toiset olivat<br />
kirjureina, mittamiehet mittasivat ja ajanottajat olivat tarkkoina. Kaikki oli hyvin<br />
yksinkertaista toimintaa. Innostuneet kävelijät osasivat liikkua harkitsevasti ja vikkelästi.<br />
Ettei vain Aristoteleskin ollut matkassa, mutta ei suinkaan, sillä hänhän ei tehnyt kokeita.<br />
Sisällä sitten taas pähkäiltiin niiden koordinaattien kanssa - mikä riippuu mistäkin. Pisteet<br />
asettuivat tosi hyvin suoralle ja graa<strong>fi</strong>sta tasoitusta ei paljon tarvittu. Kuvaajasta osattiin nyt<br />
jo paremmin arvioida kulmakerroin kuin ensimmäisellä kerralla ja kävelijöiden<br />
keskinopeuksia oli helppo vertailla, vaikka kävelijät istuivat pulpeteissaan. Fysiikka oli<br />
samalla edennyt suorasta havaitsemisesta suureen tasolle. Kuvaajalta saatiin keskinopeus v k<br />
= ∆s / ∆t (kulmakerroin) ja matka voidaan sitten määrittää lausekkeella s = vt tasaisen<br />
liikkeen yhteydessä. Siitä päästiinkin jo vähän tutustumaan fysikaalisiin laskutehtäviin.<br />
13 - 14 h: Kiihtyvyys<br />
Esitelmien jälkeen päätettiin siirtyä mittaamisen historiassa reilusti eteenpäin. Tietokone<br />
oheislaitteineen oli valmiiksi viritettynä ja hyviä kävelijöitä pyydettiin kävelemään kohti<br />
ultraäänianturia. ”Suoriin” tuli kummasti pikkumutkia. Voitiin keskustella tasaisesta<br />
nopeudesta, hetkellisistä nopeuksista ja idealisoinneista.<br />
Galilei päätteli, että vapaa vaakasuora liike tapahtuu vakionopeudella ja<br />
suuntaa muuttamatta. Tämä ei tietysti pidä täysin paikkaansa käytännön<br />
olosuhteissa. [tytöt]
29<br />
Nopeuden hetkellistä muutosta olikin vaikea mitata tavallisella kellolla (ihmisen hitaus),<br />
mutta ultraäänen käyttöön perustuvalla nopeusanturilla saatiin helposti runsaasti hetkellisiä<br />
nopeuksia, joista voitiin saada kuvaaja tv-koordinaatistoon tietokoneen näyttöruudulle.<br />
Opettajalla oli jo valmiita mittauksia talouspaperirullan vierimisestä kaltevalla tasolla.<br />
Muutamasta ”hyvästä” mittaustulosteesta oli otettu myös piirtoheitinkalvoja. Lisää<br />
mittauksia tehtiin tunnilla ja samalla katsottiin kuvaa Galilein kuulakokeesta. Tunnilla<br />
käytettiin uutta tekniikkaa historiallisesti ”vanhojen” mekaniikan suureiden<br />
prosessoimisessa.<br />
Tarkasteltiin kalvolta mitä suureita on milläkin akselilla ja nyt kolmannella kerralla<br />
kulmakerroinasia oli yhä useammalla hallinnassa. Saatiin uusi suure keskikiihtyvyys.<br />
Tasaisesti kiihtyvän liikkeen nopeus on suora v = at. Tästä oli sitten helppo siirtyä<br />
puhumaan negatiivisesta kiihtyvyydestä eli hidastuvuudesta. Matemaatikot pääsivät taas<br />
vähän laskemaan.<br />
15 - 16h: Putoamiskiihtyvyys<br />
Oppilasesitysten jälkeen opettaja pääsi pudottelemaan tavaroitaan. (Toisessa ryhmässä ollut<br />
esitelmä Galileista oli lähes oikeassa kohdassa.) Ei se nyt kovin yksikäsitteiseltä näyttänyt<br />
tämäkään toiminta. Päätettiin kuitenkin siirtyä tutkimaan putoamista aika hyvin<br />
idealisoidussa tilanteessa eli tutkittiin putoamista mittaustietokoneeseen liitetyn valoportin<br />
ja reikälevyn avulla. Tietokone piirsi kauniin suoran aina kun onnistuttiin pitämään reikälevy<br />
mahdollisimman suorassa. Saatoimme siis päätellä, että putoaminen maan pinnan lähellä on<br />
tasaisesti kiihtyvää. Usean mittaussarjan jälkeen voimme myös päätellä, että<br />
putoamiskiihtyvyys on vakio. Putoamiskiihtyvyydeksi saatiin vt- koordinaatistoon piirtyneen<br />
suoran kulmakertoimesta: g ≈ 10 m/s 2 .<br />
Jatkettiin pudotuskokeita. Filmipurkit eri täytteillä näyttivät putoavan samalla tavalla.<br />
Paperiarkit eri tavalla käärittynä, rutattuna ja sileänä putosivat eri tavalla. Tässä oli taas<br />
tarinoinnin ja kerrotun empirian paikka. Ilmeisesti alankomaalainen Simon Stevinus (1548 -<br />
1620) ensimmäisenä teki pudotuskokeita ja sai tuloksen, että kaikki kappaleet putoavat yhtä<br />
nopeasti, jos ilmanvastus voidaan eliminoida. Mutta Galileo Galilei (1564 - 1642) sai<br />
nimensä historiaan: Galilein painovoimalaki (Teerikoski, Valtonen 1988, 82). Tässä<br />
yhteydessä keskusteltiin myös siitä, että usein monet tiedemiehet lähes samanaikaisesti<br />
työskentelevät samojen ongelmien parissa. Kaikille ei kuitenkaan riitä yhtä suurta kunniaa<br />
tieteen historiassa. Näitä asioita pohdittiin myös esitelmien yhteydessä.<br />
Mietittiin vielä laskuvarjohyppäämistä verrattuna ikkunasta hyppäämiseen ja pudoteltiin<br />
isoon vesipulloon kuminpalasia. Väliaineen vastus näyttää kasvavan, kun kappaleen nopeus<br />
(v =gt ) kasvaa ja kappale saavuttaa lopulta ns. rajanopeuden ja liikkuu sen jälkeen<br />
tasaisesti. Vedessä tämä tuntui tapahtuvan ”heti”.<br />
Koska kirjasta löytyi kaava g = (4π 2 l):T 2 , niin oppilaille esitettiin, että he voisivat tarkastella<br />
omien heilurikokeidensa tuloksia sen avulla, vaikka tämä oli heille täysin ilman merkitystä<br />
oleva kaava. Monet laskivatkin mielellään ja saivat putoamiskiihtyvyydelle hyviä arvoja.<br />
17 - 18 h: Yleistä voimasta<br />
Esitelmien jälkeen taas vuoro vaihtui. Etsittiin sanoja, kun magneetit vaikuttavat toisiinsa ja<br />
muuta vastaavaa. Sieltähän ne löytyivät: magneettinen vuorovaikutus, sähköinen vuorovai-
30<br />
kutus ja gravitaatiovuorovaikutus, joka on näistä vähiten ilmeinen vuorovaikutus. Moniin<br />
esitelmiin liittyi myös vuorovaikutuskäsite.<br />
Erityisen suosittu oli ”sähköinen suudelma”, missä sähköllä varattu neitonen<br />
seisoi eristelevyllä ja innokas ihailija sai hänen huuliltaan yllättävän<br />
sykähdyksen. [tytöt]<br />
Magnettipallojen leikittäminen piirtoheittimellä ilmaisi, että vuorovaikutuksesta aiheutuu<br />
liikettä toisinaan enemmän ja toisinaan vähemmän. Toiset magneetit ovat voimakkaampia<br />
kuin toiset. Voima esitettiin vuorovaikutuksen voimakkuutta kuvaavana suurena ilman<br />
kunnollista kvanti<strong>fi</strong>ointia. Usein samaan kappaleeseen vaikuttaa useita vuorovaikutuksia<br />
siten, että liiketila ei muutu eli kokonaisvoima on nolla. Tutustuttiin myös etä- ja<br />
kosketusvoimiin.<br />
Mekaniikan peruslait<br />
Esiteltiin ensin käsitteitä kinematiikkaa ja dynamiikkaa. Massan merkitystä mietittiin ja<br />
opettajan tuolia tönittiin tyhjänä ja kuorman kanssa. Massa hitauden mittana on helppo<br />
mieltää.<br />
Mekaniikan peruslakien yhteydessä historiallinen henkilö Newton oli voimakkaasti läsnä.<br />
…Tänä aikana syntyi myös Isaac Newtonin kuuluisa tarina, kun hän istui<br />
omenapuun alla omenan pudotessa maahan. Silloin Isaac alkoi miettiä<br />
painovoiman luonnetta ja tuli siihen tulokseen, että massat vetävät toisiaan<br />
puoleensa. [pojat]<br />
Toisessa ryhmässä oli esitelmä Newtonista. Muuten yritettiin demonstraatioiden ja kerrotun<br />
empirian avulla ymmärtää lakien esittämää kvantitatiivista tietoa:<br />
• DYNAMIIKAN PERUSLAKI (Newtonin II laki):<br />
Kappaleeseen vaikuttava kokonaisvoima F antaa kappaleelle kiihtyvyyden a siten,<br />
että F = ma eli mitä suurempi massa, sitä pienempi kiihtyvyys eli nopeuden<br />
muutos.<br />
• VOIMAN JA VASTAVOIMAN LAKI (Newtonin III laki):<br />
Kahden kappaleen välinen vuorovaikutus aiheuttaa kappaleisiin yhtäsuuret<br />
vastakkaissuuntaiset voimat (vastavoimat vaikuttavat eri kappaleisiin). (esim.<br />
törmäys, vaa´an työntö)<br />
• JATKAVUUDEN LAKI (Newtonin I laki):<br />
Vapaa kappale jatkaa liikettään suoraviivaisesti muuttumattomalla nopeudella tai<br />
pysyy levossa. (esim. avaruusalus - vrt opettaja tuolissaan)<br />
19 - 20 h: Rakenteet ja perusvuorovaikutukset (ideat Galilei 1)<br />
(Lisäys voimakappaleeseen ja pohjaa säteilyyn)<br />
Tämän alueen välttämätön perustieto oli hyvin heikosti esillä käyttämässämme kirjassa,<br />
joten turvauduin muihin lähteisiin. Tässä kohdassa jouduimme kirjoittamaan ehkä turhan<br />
paljon. Mutta koska kummassakin ryhmässä esitelmissä liikuttiin atomista avaruuteen, niin<br />
näistä perusvuorovaikutuksista piti antaa jonkinlainen peruspaketti.
31<br />
• Maailmankaikkeuden aine on järjestynyt eriasteisiksi<br />
rakenneyksiköiksi<br />
• Maailmankuvan kehittyminen<br />
Kummassakin ryhmässä oli esitelmät tästä aiheesta. Näin oppilaat itse saattoivat päättää<br />
tämän aiheen käsittelyn laajuudesta.<br />
Maailmankuvan muotoutuminen maakeskisestä, ihmisen tärkeyttä<br />
korostavasta kuvasta nykyiseen valtavaan maailmankaikkeuteen, jossa<br />
ihminen ja maapallo ovat vain mitättömänä osana, on seurannut<br />
tähtitieteellisen tutkimuksen kehitystä. Tähtitiede on opettanut ihmiselle<br />
häntä ympäröivän luonnon todelliset mittasuhteet. Nykyajan tähtitiede on<br />
luonnontieteellistä perustutkimusta, jonka kannustimena on ihmisen<br />
uteliaisuus. [tytöt]<br />
• Rakenneosista muodostuu sisäkkäisten systeemien ketju<br />
Tässä kohdassa turvauduttiin Galilei 1 -kirjaan ja sen Opettajan oppaaseen (s.62). Samassa<br />
yhteydessä taas katsottiin ennakkojäsentäjää: Fysiikan kehitys ja osa-alueet. Yritettiin<br />
ymmärtää, että klassisella mekaniikalla selvittiin aika pitkälle, koska ei voitu mitenkään<br />
havainnoida hyvin suuria eikä pieniä rakenneyksiköitä. Kun sitten fysiikka kehittyi ja<br />
mittaustekniikka sen mukana, niin 1900-luvulla päästiin laajentamaan ketjua. Nyt jokainen<br />
lukiolainen on tietoinen kvarkeista, mutta toista oli opettajan kouluaikana.<br />
Kvarkeista muodostui samalla vuosikymmenellä (1960) kaksi erilaista<br />
ajatusta. Amerikkalaiset fyysikot Gell-Mann ja Zweig esittivät ajatukset<br />
kvarkeista, joilla he voisivat selkeyttää siihen aikaan tuotetun uusia<br />
alkeishiukkasia koskevan kokeellisen tiedon sekamelskan. Kvarkit<br />
muistuttivat Daltonin kemiallista atomia siinä mielessä, että ne olivat<br />
alkeellisia yksiköitä, joita yhdistelemällä ja järjestelemällä voitiin luoda<br />
luokitusjärjestelmä. Amerikkalainen fyysikko Richard Feynman esitti, että<br />
atomin ydin sisältää todellisia kovia aineen jyväsiä, kuin omenan siemeniä.<br />
Koska ne olivat muiden hiukkasten osia, Feynman antoi niille jokseenkin<br />
kömpelön nimen partoni, ja hetken aikaa partonit ja kvarkit olivat<br />
rinnakkaisia erillisiä teoreettisia käsitteitä. [pojat]<br />
• Luonnonilmiöt ovat seurausta kappaleiden ja hiukkasten välisistä<br />
vuorovaikutuksista<br />
• Tuntemaamme maailmaa säätelee 4 perusvuorovaikutusta: (KALVO<br />
Galilei 1, 68)<br />
Vuorovaikutuksista käsiteltiin aiheuttaja, suhteellinen voimakkuus, kantama ja erityisesti<br />
missä ja miten nämä ilmenevät. Tämä kirkasti myös kemian opiskelua, kun puhuttiin hiukan<br />
jäännösvuorovaikutuksista.<br />
21 -22 h: Säteily<br />
Marie Curie syntyi vuonna 1867 Varsovassa , Puolassa. … Pierre ja Marie<br />
olivat hyvin kiinnostuneita Becquerelin säteistä. … Marie ja Pierre nimesivät<br />
toisen aineen poloniumiksi. Ja samana vuonna he nimesivät toisen radioaktiivisen<br />
pikivälkkeessä olevan aineen radiumiksi. … Huomattiin myös se, että<br />
radium voi olla ihmiselle hyödyllistä syöpää vastaan, jolloin Pierre Curie
32<br />
mahdollisista vaaroista huolimatta asetti käsivartensa radiumkäsittelyn alaiseksi.<br />
… Huomattuaan radioaktiivisuuden vaikutukset muut ihmiset aloittivat<br />
radiumteollisuuden ja Curiet jatkoivat radioaktiivisen säteilyn kimpussa.<br />
[tytöt]<br />
Viimeisillä tunneilla oli pitkiä esitelmiä, joten näillä tunneilla ei päästy käsittelemään kovin<br />
paljon muita asioita. Esitelmät sinänsä veivät keskustelua moneen suuntaan. Säteilylajit<br />
yritettiin käydä läpi ja samalla mietittiin niitä runsaita fysiikan sovellutuksia, joihin säteily<br />
liittyy oleellisesti. Geigermittarin toimintaperiaatetta yritettiin ymmärtää. Sillä mitattiin<br />
luokan taustasäteilyä, säteileviä kiviä ja kokeiltiin mitkä aineet vaimentavat säteilyä.<br />
Puoliintumisaika-käsitettä mietittiin. Tärkeimmät yksiköt olivat myös esillä. Tässä<br />
yhteydessä tuli esille myös ne vaikeudet, mitkä erilaisten yksiköiden olemassaolosta<br />
aiheutuu silloin, kun ei tiedetä mitä suuretta niillä mitataan.<br />
23 - 24 h: Lisää säteilystä<br />
Säteilyasioita monet pitivät hyvin tärkeänä tällä kurssilla. Ionisoivan säteilyn<br />
vaikutusmekanismia yritettiin ymmärtää ja taas palattiin geigermittariin. Tässä kohdassa<br />
pitäisi olla monen tieteen taitaja, että pystyisi vastaamaan huolestuneen oppilaan<br />
kysymyksiin. Mutta loppujen lopuksi tällä kvanttimekaniikan alueella voimme vain tyytyä<br />
todennäköisyyksiin.<br />
Säteilyn hyötykäyttö todettiin hyvin laajaksi.<br />
• Wilhelm Conrad Röntgen syntyi maaliskuun lopulla vuonna 1845. …<br />
Röntgen nimitti säteitä x-säteiksi, mutta fyysikot vaativat, että niitä<br />
kutsuttaisiin röntgensäteiksi keksijänsä mukaan. … Röntgensäteet olivat<br />
käytössä jo pari kuukautta keksimisen jälkeen diagnostisoitaessa<br />
luunmurtumia. [tytöt]<br />
• James T Russel syntyi Yhdysvalloissa, Oregonin osavaltiossa 1931. …<br />
Russel visioi laitteen, joka pystyisi nauhoittamaan ja soittamaan ääntä<br />
ilman fyysistä kontaktia sen osien kanssa, ja päätyi tulokseen, että paras<br />
tapa rakentaa sellainen laitteisto oli käyttää valoa. [pojat]<br />
Kovasti <strong>fi</strong>losofoitiin ja mietittiin hyötyjen ja haittojen suhdetta. Riskejä voi ainakin yrittää<br />
minimoida. Suomen viides mahdollinen ydinvoimalaitos tuntui kiinnostavan. Eräät oppilaat<br />
pohtivat esitelmänsä lopussa näin:<br />
Pistää miettimään, että mihin ihmiskunta on tarvinnut tällaista<br />
Atomipommia. Onko maiden väliset suhteet tosiaan niin huonot, että<br />
keskustelun sijaan täytyy varautua tuhoisiin ydinaseisiin ja kymmenien<br />
tuhansien viattomien ihmisten henkiin… Itselleni tämä alkukertomus nostatti<br />
karvat pystyyn, kun ajattelin sitä paniikkia ja pelkoa, kun pommi jysähti<br />
Hiroshimaan ja lähti etenemään tuhoisalla vauhdilla ympäri kaupunkia.<br />
Tämä Atomipommi tuntuu olevan niin turha keksintö, ettei enää turhempaa<br />
voisi keksiä. [pojat]<br />
Albert Einstein on 1900-luvun merkittävin ajattelija. Hän on paljon enemmän<br />
kuin fyysikko. Jo pienestä pitäen Einstein kammoksui väkivaltaa ja hänen<br />
viattomasta tiedonjanosta syntynyttä teoriaa käytettiin tappamiseen. Oli-
33<br />
ko se todella Einsteinin tarkoitus? Olisiko Einstein koskaan keksinytkään<br />
ydinpommia, jos olisi tiennyt sen tuhoisat seuraukset? Luultavasti ei, tai ainakin<br />
hän olisi pitänyt sen salassa. Kuten hän sanoo yhdessä sananlaskussaan:<br />
Jos A on yhtäkuin menestys, menestyksen kaava on A = x + y + z, missä<br />
x on työ, y on leikki ja z on pidä suusi kiinni. [tytöt]<br />
25 - 30 h: Joustot<br />
Eripituiset esitelmät ja keskustelut veivät aikaa, joten suunniteltuja tuntiaiheita jouduttiin<br />
joskus siirtämään sopivasti seuraavalle tunnille. Joistain kaksoistunneista meni toinen koulun<br />
yhteisiin tilaisuuksiin ja taas ”sävellettiin”. Todellisuudessa kummankin ryhmän tunnit jäivät<br />
alle suunnitellun (30 h), joten edellä mainittu aikataulu ei täysin vastaa toteutunutta.<br />
Historiallisista videoista oli varattuna: Alfred Nobel - herra dynamiitti (1984, Ruotsin<br />
TV:n tuottama) ja Tshernobylin lapset (1991, onnettomuudesta 5 vuotta; englantilainen<br />
dokumentti). Tunteisiin vetoavat TV-nauhoitukset ovat opettajan yksityiskokoelmasta ja<br />
sellaisenaan jo historiaa. Kumpikin <strong>fi</strong>lmi herätti runsaasti keskustelua: Tekniikka todella<br />
muuttaa maailmaa.<br />
Alfred Nobel esitetään <strong>fi</strong>lmissä dynamiittiherrana, jota kukaan ei tuntenut, vaikka me kaikki<br />
olemme kuulleet hänen keksinnöistään ja testamentistaan. Hänen sanotaan kärsineen<br />
yksinäisyydestä ja ristiriidoista. Tshernobylin lapsipotilaat saivat luokan hiljenemään<br />
lopullisesti. Oppilaat todella pysähtyivät miettimään hyvän ja pahan taistelua.<br />
Viimeisellä tunnilla, kun viimeinenkin esitelmä oli esitetty luokan edessä, niin luokan<br />
ilmoitustaululle oli kertynyt melkoinen läpileikkaus fysiikan historiasta (Liitteet 6 ja 7).<br />
Luotiin vielä silmäys fysiikan osa-alueisiin ja kehitykseen. Useimmat oppilaat tuntuivat<br />
pitäneen eniten fyysikoista kertovista esitelmistä. Ilmeisesti niistä heikkokin oppilas sai<br />
jotain.<br />
KOE (3h, koeviikolla)<br />
Fysiikan kurssikoe sisälsi yhden kysymyksen esitelmien aiheista. Koetilaisuuden lopussa<br />
oppilaat vastasivat arviointikyselyyn (Liite 5).<br />
6.8 Opettajan näkemyksiä toteutuneesta<br />
6.8.1 Erilaisille oppilaille mahdollisuuksia esitelmistä<br />
Opetuskokeilu toteutettiin kaksisarjaisessa lukiossa, jonka oppilasaines on hyvin<br />
heterogeeninen. Lukioon otettujen oppilaiden keskiarvot vaihtelivat välillä 5,30 - 9,82. Osan<br />
matemaattiset taidot olivat ensimmäisessä jaksossa lähes olemattomat. Tällaisen joukon<br />
kanssa joutuu taiteilemaan monella tapaa. Toiset pystyvät kuuntelemaan ja tuottamaan<br />
hyvinkin abstraktista asiaa, mutta osan valmiudet ovat siinäkin suhteessa hyvin puutteelliset.<br />
Oppilasesitelmiä varten annettiin sellainen ohje, että kukin ottaa esitykseensä sellaista ainesta,<br />
jonka itse ymmärtää. Joistakin lahjakkaiden oppilaiden tuotoksista tuli näin osalle kuulijoista<br />
vähän liian vaikeita. Historian kautta yleensä päästiin hyviin keskusteluihin, vaikka<br />
esimerkiksi atomikäsite ei kunnolla avautunutkaan kaikille. Henkilöhistoriat kaikkine inhi-
34<br />
millisine tragedioineen puhuttelivat yleensä kaikkia oppilaita. Vanha taikausko ja legenda<br />
magneetin kyvystä paljastaa aviorikkoja huvitti tämän päivän oppilasta (Livingston 1997,<br />
39). Mutta parantaako magneettiranneke, jota esitelmän aikoihin esiteltiin paikallisessa marketissa?<br />
Psykologiaa vai fysiikkaa? Jokaisessa esitelmässä oli aina monenlaisen ajattelun ja<br />
prosessin alku.<br />
Esityksissä kaikki oppilaat pääsivät esille. Joskus tietysti vaati opettajalta erityistä taitoa<br />
kaivaa oppilaan heikohkosta tuotteesta opetusta eteenpäin vievä juonne. Mutta oppilaiden<br />
ajatukset ja mielipiteet selvästi laajensivat fysiikan opetuksen näkökulmaa. Fysiikka tuli<br />
elämän makuiseksi ja fysiikan kieli tutummaksi.<br />
Kaikki saattoivat esittää myös fysiikkaan liittyviä mielipiteitä historian varjolla. Tällöin<br />
saatiin paremmin esille oppilaan luontaiset ehkä väärätkin käsitykset ja voitiin pyrkiä<br />
korjaamaan niitä. ”Hyvien” oppilaiden yleensä kirjan- ja opettajantekstin makuiset<br />
vastaukset läksynkyselyssä eivät vie ajatusta yhtään pidemmälle tai syvemmälle.<br />
Joidenkin oppilaiden taulutyöskentely ja kalvojen käyttö antoi varmasti ajattelun aihetta<br />
oppimisesta ja opettamisesta niin oppilaalle kuin opettajallekin. Yleissivistystä se on<br />
tämäkin. Yksi oppilas kuudestakymmenestä oli kyllä sitä mieltä, että oppilaiden vaivaaminen<br />
itsenäisellä tiedonhankinnalla osoittaa opettajan laiskuutta.<br />
Tosiasiallisesti tietolähteiden kartoittaminen, lainaaminen ja ostaminen etukäteen vei<br />
runsaasti opettajan aikaa. Nopea aikataulu vaati hyvät esivalmistelut. Suurimmalle osalle<br />
oppilaita osoitettiin tai annettiin lähdemateriaalia, jota osa täydensi omilla tietolähteillään.<br />
Oppilaasta tuli näin pienellä avustuksella aktiivinen osallistuja passiivisen kuulijan sijasta.<br />
6.8.2 Historiallinen kokeellinen fysiikka<br />
Kokeellisuuden yhteydessä keskusteltiin myös mittaustekniikan kehityksestä. Oli myös<br />
havaittavissa, että lukiolainenkin tarvitsee hyvin konkreettisen mittaustilanteen voidakseen<br />
kunnolla hahmottaa kaiken oleellisen. Kävelynopeustyökään ei tuntunut liian lapselliselta.<br />
Oppilaat pystyivät todella ”tasaiseen” kävelyyn ja havaintoaines muodosti kauniita suoria<br />
koordinaatistossa. Rullamitta on hyvin selkeä ja kelloon on ”totuttu”. Modernit<br />
mittausvälineet eli tietokone ohjelmineen ja antureineen antoi nopean tuloksen sitten, kun<br />
perusidea oli kunnossa ja voitiin ymmärtää laitteiston mittaavan aikaa ja paikkaa ja<br />
tuottavan runsaasti tuloksia. Eräs poika kyllä sanoi, ettei hän ymmärrä tuota<br />
tietokonemittausta.<br />
6.8.3 Mukavaa fysiikkaa<br />
Opettaja ainakin viihtyi tunneilla. Ei tarvinnut harrastaa yksinpuhelua, eivätkä oppilaat<br />
haukotelleet. Esitelmien yhteydessä tai jälkeenpäin pyrittiin yksinkertaisesti<br />
havainnollistamaan esille tulleita ilmiöitä. Esimerkiksi, kun sähköopin yhteydessä tytöt<br />
esittelivät rikkipallon ja ”hupiohjelmat”, niin opettaja tempaisi Van de Graaff-generaattorin.<br />
Vähän pyöritystä ja opettajan talouspaperipalasten heittely pallolle ja niiden singahdus<br />
takaisin hänen kasvoilleen toi hupia, vaikkei ihan samaa kuin 1700-luvulla. Sähköinen<br />
vuorovaikutus näytti voimansa.
35<br />
6.8.4 Jostakin on aina tingittävä<br />
Esitelmiä pyrittiin hyödyntämään opetuksessa, mutta aikaa niihin tietenkin kului. Tämä aika<br />
oli sitten pois laskemisesta, mistä monet oppilaat olivat ilahtuneita. Muutamat oppilaat<br />
olisivat halunneet laskea enemmän. Nämä matemaattisesti lahjakkaat oppilaat pitävät<br />
”kunnon” fysiikan tehtäviä haastavina matematiikan ongelmina (Ahtee, M. 1992, 42). Mutta<br />
sellainen tyhjän kaavan pyörittäminen fysiikan tunnilla ei tunnu oikealta. Matematiikkaa<br />
harjoiteltakoon ensisijaisesti matematiikan tunneilla.<br />
6.8.5 Opetussuunnitelman toteutuminen<br />
Opetussuunnitelma tuntuisi kaikessa moninaisuudessaan toteutuneen. Lukion tehtävissä<br />
painotetaan yleissivistystä. Esitelmiin liittyi luonnontieteellistä, humanistista ja<br />
yhteiskunnallista tietoa ja tekniikan esittelyä. Tässä yhteydessä oppilaat joutuivat itse<br />
hankkimaan, esittämään ja arvioimaan tietoja. Yhdessä pohdittiin mitä ottaa ja jättää.<br />
Viestintä- ja työskentelytaitoja harjoiteltiin. Keskustelua viriteltiin ja asenteita ja arvoja<br />
pohdittiin. Mielestäni kokeellisuuttakaan ei tarvinnut laiminlyödä. Esitelmien kerrottu<br />
empiria täydensi oppilaiden kokeellista työskentelyä ja opettajan demonstraatioita.
36<br />
7 OPPILAIDEN AJATUKSIA<br />
7.1 Mietteitä kurssin alussa<br />
7.1.1 Oppilaiden odotukset<br />
Ensimmäisellä tunnilla oppilaille estettiin kirjallisesti kysymys: ”Mitä odotat tältä pakolliselta<br />
fysiikan kurssilta?” Vastaukset vaihtelevat melkoisesti ja odotukset on jaoteltu seuraaviin<br />
luokkiin:<br />
• Mitä pitäisi odottaa (5/60)<br />
Osa oppilaista näytti suosiolla asettuvan passiivisen vastaanottajan asemaan. Kaksi<br />
(t, p) jätti tähän kohtaan tyhjää. Yksi poika vastasi : ”Ei mitään erikoista”. Kaksi<br />
(t, p) ei tiennyt mitä pitäisi odottaa, kun ei ole tutkinut kirjaakaan. Kirjalla on suuri<br />
auktoriteettiasema.<br />
• Pelonsekainen odotus (5/60)<br />
Viiden oppilaan (3 t, 2 p) pelokkaat odotukset kohdistuivat vaikeuteen yleisesti,<br />
teoriaan, matemaattisuuteen ja kaavoihin. ”Luulen, että en opi mitään - liikaa<br />
matematiikkaa.”<br />
• Hyvä arvosana ja suoritettu kurssi (22/60)<br />
Eniten (9 t ja 13 p) odotuksia kohdistui siihen, että kurssi saadaan suoritetuksi.<br />
Useimmat sanoivat vain pyöreästi toivovansa kohtuullista tai hyvää arvosanaa.<br />
• Yläasteen kertaus ja syvennys (5/60)<br />
Viisi oppilasta (4 t ja 1 p) odotti yläasteen fysiikan tietojen kertausta ja syventämistä.<br />
• Lisää perustietoa, lisää asioita ja uutta tietoa (12/60)<br />
Lisäystä fysiikan tietoihinsa toivoi 12 (6 t, 6 p) oppilasta. Yksi poika esitti<br />
toiveensa tunneperäisesti. ”Että oppisin lisää fysiikan ihanasta maailmasta.”<br />
• Työtapoihin liittyvät odotukset (7/60)<br />
Vaihtelevia työtapoja esitettiin ainoastaan seuraavasti:<br />
- Jokin ryhmätyö olisi mukava. (t)<br />
- Saisi tehdä ryhmätöitä. (t)<br />
- Toivon ryhmätöitä. (p)<br />
- Ryhmätöitä ja itsetehtäviä kokeita. (p)<br />
- Tunnit tuntuvat tylsiltä, jos ei ole kokeita. (p)<br />
- Hieman kokeita. (p)<br />
- Ehkä jotain töitä. (p)<br />
• Laadullisia ja hyötynäkökohtia sisältäviä toiveita (18/60)<br />
- Mielenkiintoista fysiikkaa. (t)<br />
- Kaikkia mielenkiintoisia aiheita, kuten avaruus. (p)<br />
- Mielenkiintoista teoriaa ja käytäntöä. (p)<br />
- Että tämä olisi vähän mielenkiintoisempaa mitä yläasteella. (t)<br />
- Paljon mukavia hetkiä. (p)<br />
- Olisi edes jotain kiinnostavaa. (p)<br />
- Ettei olisi kovin vaikeaa. (p)<br />
- Sopivan helppoa/vaikeaa työskentelyä. (p)<br />
- Jonkinlaista yleiskäsitystä asioista. (t)<br />
- Että käsitellään yleisesti eri aihekokonaisuuksia. (t)
37<br />
- Hyvää opetusta. (p)<br />
- Odotan, että saattaisin jopa kiinnostua jostakin asiasta, mitä meille opetetaan<br />
tällä kurssilla. (p)<br />
- Sitä, että oppii jotain mitä voi soveltaa ehkä jonkin toisen oppiaineen<br />
tai työn parissa. (t)<br />
- Oppisi sen verran, että pärjää tulevaisuudessa. (p)<br />
- Saada hyödyllistä tietoa, jota kenties tarvitaan myöhemmin. (t)<br />
- Että saan tarvittavat tiedot, jotta voin jatkaa fysiikan opiskelua. (p)<br />
- Odotan, että oppisin asioita, joista olisi hyötyä myös lukion jälkeisissä<br />
opinnoissa. (t)<br />
- Että oppisin paremmin ymmärtämään. (t)<br />
Vain yhdellä oppilaalla tuntui olevan huoli ymmärtämisestä.<br />
• Suuria odotuksia (3/60)<br />
Vaikeita, jos ei suorastaan mahdottomia odotuksia:<br />
- Vastauksia asioihin. (t)<br />
- Että jaksaisin opiskella, vaikka aihe ei välttämättä paljon kiinnosta. (t)<br />
- Odotan pikaista päättymistä. (p)<br />
• Vähään tyytyvät (3/60)<br />
Muutamat eivät asettaneet paineita ainakaan opettajalle seuraavilla<br />
huokauksillaan:<br />
- Oppisin edes jotain. (t)<br />
- Odotan oppivani edes jotain. (p)<br />
- No jaa, että saisi edes jotain päähän fysiikasta. (t)<br />
7.1.2 Perustelut pakollisen fysiikan kurssin olemassaololle<br />
Tutkitun ryhmän oppilaiden (30) asenteet fysiikan pakollisuuteen olivat selvästi myönteisiä.<br />
Fysiikka yleissivistävänä, tarpeellisena ja tärkeänä aineena mainittiin useimmissa papereissa.<br />
• Fysiikka on tärkeä aine, jota tarvitsee elämässä. Yleissivistävässä koulussa on<br />
yleissivistäviä aineita kuten fysiikkaa.<br />
• Kaikenlaisia asioita tulee osata, aikoi sitten mihin ammattiin tahansa. Varsinkin<br />
lukiossa, sillä tämä on yleissivistävä koulu.<br />
Vain yksi oppilas katsoi fysiikan itselleen tarpeettomaksi.<br />
• Mun mielestä sitä ei tarvitsisi olla pakollisena. En ottaisi tätä, jos ei olisi pakko.<br />
Haluan musiikkiin liittyvän ammatin enkä tarvi siinä fysiikkaa.<br />
Kaksi oppilasta ei vaivautunut vastaamaan. Vain viisi (5/30) oppilasta oli tuonut esille, että<br />
tämän kurssin aikana voi vielä pohtia ainevalintoja.<br />
• Että oppii jotain perusasioita ja näkee minkälaista fysiikka lukiossa on, sitten voi<br />
valita ottaako enemmän fysiikan kursseja.
38<br />
• No varmasti siksi, että fysiikkakin on yleissivistävä aine, ja ehkä senkin takia, että<br />
jos huomaa, että fysiikka alkaa kiinnostaa, niin voi valita vielä niitä jatkokursseja.<br />
Ja senkin takia, että jotkut tarvitsevat fysiikkaa tulevaisuudessa.<br />
Vastauksissa esiintyneet perustelut on luokiteltu viiteen luokkaan. Muutaman oppilaan<br />
vastaus sijoittuu useampaan luokkaan:<br />
Taulukko 2: Miksi lukiossa on pakollista fysiikkaa?<br />
perustelu<br />
mainintoja<br />
yleissivistys/yleistieto/sivistys 13<br />
tarvitsee työssä/arjessa/kaikkialla/tärkeä 13<br />
valinnan paikka 5<br />
ei mielipidettä 2<br />
opiskelee vain pakosta 1<br />
7.1.3 Fysiikka ja historia<br />
Toiselle ryhmälle (30) esitettiin kysymys: ”Miksi fysiikkaan liittyy aina historiaa ja miten<br />
fysiikan kehittyminen on vaikuttanut ja vaikuttaa historian kulkuun?” Viisi (5/30) oppilasta<br />
tietää fysiikan olevan vanha tiede eli historiaa on kertynyt ja ”fyysikkoja on ollut jo<br />
muinaisten roomalaisten aikaan”.<br />
Hyvin moni (22/30) ymmärsi fysiikan edistymisen mahdollistavan uusia keksintöjä, jotka<br />
vaikuttavat historian kulkuun. Keksinnöt esitettiin usein myönteisessä tai neutraalissa<br />
sävyssä.<br />
• Fysikaaliset keksinnöt ovat saaneet historian kulun aina muuttumaan ja fyysikot<br />
jäävät historiaan keksittyään jotain uutta ja hyödyllistä sekä käyttökelpoista.<br />
• Fysiikan teorioiden avulla voi keksiä lisää koneita ja tavaroita.<br />
• Uudet keksinnöt muuttavat aina elämää esim. tuli, aseet, kirjapaino, sähkö,<br />
tietokone jne.<br />
Yksi tyttö näytti kyselevän itseltään, että mihin oikein ollaan menossa. Näissä<br />
tavarakysymyksissä olikin helppo virittää keskusteluja fysiikan ja teknologian suhteesta.<br />
• Fysiikka kehittyy pala palalta ja on tärkeä tietää mitä muinaiset roomalaiset<br />
ovat jo oivaltaneet fysiikasta. Fysiikan keksinnöt vaikuttavat ihmisiin ja historian<br />
kulkuun. Fysiikan ja kemian avulla tapahtuu kehitystä parempaan (?),<br />
elektroniikalla pikaisempaan maailmaan.<br />
Kaikki tuntuivat ymmärtävän, että fysiikka vaikuttaa historian kulkuun. Osa ei vain osannut<br />
tai viitsinyt perustella vastausta, sanottiin vain, että ”vaikuttaa paljon”.
39<br />
7.1.4 Oppilaan tiedon luomisen vaihe<br />
Ensimmäistä kokeiluryhmää pyydettiin kurssin alussa esittämään omin sanoin mielikuvansa<br />
sähköstä. Oppilaiden vastaukset vaihtelivat mystisestä ilmiöstä vajavaisiin teoreettisiin<br />
malleihin eli koko sähköopin historia. Toisaalta jokaisen lähiympäristössä on niin runsaasti<br />
sähkötekniikkaa, että nämä tieteen sovellutukset nousivat pinnalle.<br />
Tällä kurssilla voitiin esitellä sähköopin vaiheita ja tieteen edistymistä yleisesti vain lähinnä<br />
esitelmien avulla. Oppilaiden puutteelliseen ja virheelliseen käsitteiden ymmärtämiseen ei<br />
paljon pystytty vaikuttamaan yhden kurssin puitteissa.<br />
Vastauksissa esiintyneitä lauseita on seuraavassa luokiteltu havainnoista malleihin ja<br />
sovellutuksiin, vaikka on vaikea aina tietää, missä merkityksessä oppilas niitä käyttää.<br />
Oliot/Ilmiöt:<br />
• Joku mystinen systeemi, joka pistää laitteet pärräämään.<br />
• Salama.<br />
• Sähköiskut.<br />
• Saa toimimaan erilaisia laitteita.<br />
• Sitä on kaikkialla.<br />
”Ominaisuudet”:<br />
• Tulee mieleen sininen väri.<br />
• Sähkö on keltaista ja siihen liittyy lämpöä.<br />
”Suureet”/Ilmiöt:<br />
• Se on energiaa.<br />
• Energiaa.<br />
• Sähkö on energian matkustusväline.<br />
• Sähkö on ja siirtää energiaa paikasta toiseen.<br />
• Voima, jota ihminen käyttää hyväkseen.<br />
• Jokin virtaava voima.<br />
• Sähkö on voimaa, jonka avulla kaikki toimii.<br />
• Hehkulampun sähkövirta.<br />
”Mallit”:<br />
• Elektronien atomilta toiselle kulkeva virta.<br />
• Ainakin magneetti vaikuttaa jollain lailla sähkön syntyyn.<br />
• Sähkö on jotain aaltoliikkeitä.<br />
• Elektronien liikettä.<br />
• Sähköjohtoja pitkin juokseva systeemi. Ei tommosia osaa.<br />
• Virtaa, joka kulkee johtoja pitkin.<br />
Sovellukset:<br />
• Ilman sähköä ei olisi kivoja sähkölaitteita.<br />
• Sen ansiosta meillä on valot ja sähkölaitteet.<br />
• Kaikenlaiset vehkeet, jotka toimii sähköllä.<br />
• Kodinkoneet toimii sähköllä.<br />
• Tulee mieleen vain sähköllä toimivat laitteet.
40<br />
• Sähkön avulla saadaan lamppuun valo ja voi katsoa televisiota.<br />
• Ilman sähköä ei vois kuunnella musiikkia.<br />
• Patteriin on varastoitu sähköä.<br />
• Sähkötuoli.<br />
7.2 Esitelmät<br />
7.2.1 Aiheet ja arvosanat<br />
Oppilaat pystyivät esitelmien yhteydessä näyttämään sellaista lahjakkuutta, jota perinteinen<br />
koe ei mittaa. Lukion alussa oppilailla on monenlaisia puutteita opiskeluvalmiuksissa:<br />
järjestelmälliset merkinnät kokeellisessa työskentelyssä eivät onnistu, muistiinpanojen<br />
tekeminen on työlästä ja suureyhtälö on kauhistuksen paikka. Tällaiset oppilaat kuitenkin<br />
saivat yllättävän hyviä tuotoksia tietokoneidensa ääressä. Lähdekirjoihin oli perehdytty ja<br />
tekstiä syntyi jokaiselta parilta, enemmän tai vähemmän eli 3 - 12 sivua (sivuilla enemmän<br />
tai vähemmän tekstiä). Oppilaat saivat valita laajasta tietoalueesta sellaista yleistä tietoa,<br />
joka heitä kiinnosti ja innostus näkyi tuotoksissa. Tämä palkittiin arvosanassa, mistä ns.<br />
heikot oppilaat ilmaisivat suuren huojentuneisuutensa.<br />
Hyvä, että numeroon on mahdollista vaikuttaa esitelmänkin avulla.<br />
Taulukko 3: Aiheiden jakautuminen ja arvosanat<br />
aihe t / p arvosana kurssiarvosana<br />
Yleisaihe:<br />
Tähtitieteen kehitys (I) t, t 7 6 ja 5<br />
Tähtitieteellisen maailmankuvan kehitys (II) p, p 8 7 ja 7<br />
Atomikäsitteen historia (I) t, t 9 8 ja 9<br />
Atomin historia (II) p, p 8 7 ja 7<br />
Ajanlaskun historiaa (I) p, p 8½ 8 ja 8<br />
Si- mittajärjestelmä (II) p, p 7½ 6 ja 6<br />
Tuli - käyttövoima - energia p, t 7 5 ja 6<br />
Fysiikan osa-alueet:<br />
Lämpöopin kehitys (I) t, t 8½ 7 ja 8<br />
Lämpö (II) p, p 7 6 ja 7<br />
Sähköopin historia (I) t, t 8½ 7 ja 9<br />
Sähköopin alkuvaiheet (II) t, t 8½ 7 ja 9<br />
Magneetit (I) t, t 6½ 5 ja 7<br />
Magnetismin alkuvaiheet (II) p, p 7 6 ja 6<br />
Valo-opin historia (II) t, t 10- 7 ja 10<br />
Henkilöt:<br />
Galileo Galilei (I) t, t 8½ 6 ja 6<br />
Isaac Newton (I) p, p 7½ 5 ja 6<br />
André Marie Ampére (II) t, t 9 7 ja 7<br />
Michael Faraday (I) p, p 7 8 ja 8<br />
George Simon Ohm (II) p, p 5 5 ja 6<br />
James Clerk Maxwell (I) t, t 7½ 7 ja 8<br />
Wilhelm Röntgen (I) t, t 8½ 7 ja 7<br />
Marie Curie (II) t, t 8 6 ja 7<br />
Albert Einstein (II) t, t 8 7 ja 8
41<br />
Keksinnöt:<br />
Kaukoputki (I) p, p 8½ 8 ja 7<br />
Kello (I) p, p 8½ 7 ja 7<br />
Lämpömittari (I) p, p 6 6 ja 5<br />
Puhelin (II) p, p 8 7 ja 8<br />
Cd-levy (I) p, p 9+ 9 ja 10<br />
Tietokone (II) p, p 9 8 ja 9<br />
Atomipommi (II) p, p 7½ 7 ja 7<br />
Toinenkin tasa-arvokysymys saatiin näillä esitelmillä jotenkin ratkaistuksi. Aihevalinnoista<br />
näkyy, että tyttöjä ja poikia kiinnostavat eri asiat. Annetuista aiheista tytöt valitsivat eniten<br />
henkilöhistorioita ja pojat halusivat kaikki mahdolliset keksintöihin liittyvät.<br />
Taulukko 4: Tyttöjen ja poikien kiinnostuksen painopisteet<br />
Yleisaihe Osa-alueet Henkilöt Keksinnöt<br />
Tytöt 8,5 % 37,0 % 44,4 % 0,0 %<br />
Pojat 27,3 % 12,1 % 18,2 % 42,4 %<br />
Tämä heijastui myös suullisissa ja kirjallisissa palautteissa. Tytöt yleensä ihastelivat<br />
fyysikoiden inhimillistä puolta ja joku poika esitti vähättelynsä esitelmistä, jotka kertoivat<br />
vain henkilöistä. Toinen poika kyllä yritti puolustaa näitäkin esitelmiä sanomalla: ”Kyllä<br />
fyysikoiden yhteydessä aina tulee esille fysiikkaa ja keksintöjä.”<br />
7.2.2 Esitelmien pohdinnat<br />
Pohdinnoistakin kuvastuu ihmisten erilaisuus ja erilaisten asioiden arvostaminen. On hyvä,<br />
että fysiikan tunnilla voidaan lähestyä kysymyksiä monelta kantilta. Toiset ihastelivat<br />
fyysikoiden viisautta ja itsensä uhraamista tieteelle. Toiset pystyivät ihailemaan fysiikan<br />
kehittymistä. Joillekin fysiikan sovellukset sinänsä toivat tyydytystä. Nämä tunnin avaukset<br />
virittivät fysiikan tunteja päivittäin vähän eri tavalla, mutta kaikki tämä pieni jännite<br />
erilaisten ihmisten välillä vei myös fysiikkaa eteenpäin.<br />
• Ilman Ampérea tekniikka ei olisi kehittynyt näin pitkälle…Ihmettelemään jäämme<br />
myös sitä, miten hän pystyi 13-vuotiaana yksin opiskella hankalia matemaattisia<br />
asioita ja ylipäätä hänen kykyään omaksua uusia asioita, esimerkiksi silloin kun hän<br />
oppi latinan kielen parissa viikossa. Hänen tiedonjanonsa mahtoi olla loppumaton.<br />
(tytöt)<br />
• On jännä ajatella, miten erilainen valokäsitys ihmisillä on ollut pari tuhatta vuotta<br />
sitten ja vielä viime vuosisadan puolella. On myös vaikea kuvitella, miten ihmiset<br />
ovat nielleet mitä kummallisimpia selityksiä täysin luonnollisista asioista. Toisaalta<br />
jos katsoisimme tätä päivää sadan vuoden kuluttua, miettisimme varmaan aivan<br />
samoin, että kuinka vähän silloin tiedettiin. (tytöt [kokonaan Liite 8] )
42<br />
• Magnetismi on erittäin tarpeellinen asia elämässä. Muistelen kaiholla, kun pienenä<br />
sain käsiini taskulampun, jossa oli magneetti kyljessä. Voi sitä riemun hetkeä, kun<br />
huomasin, että kyseinen lamppu jäi siitä kohdasta kiinni pakastimeen, jossa magneetti<br />
oli. Ajattelin: tässä täytyy olla jotain taikuutta! (pojat)<br />
• Äkkiseltään tuntuu siltä, että aurinkokellon varjosta on valtava matka nettiaikaan.<br />
Silti kummankin taustalla on ihmisen halu hajottaa ja hallita neljättä ulottuvuutta:<br />
aikaa. Ja siksi mielestämme onkin mielenkiintoista seurata ajanmittauksen ja<br />
varsinkin kellojen kehitystä. (pojat)<br />
7.3 Asenteet<br />
7.3.1 Asennemuutokset yleisesti<br />
Oppilaiden erilaisuus näkyi muutamina voimakkaina kannanottoina. Pojat näyttäisivät<br />
perustavan negatiivisuutensa vähäiseen oppilastöiden tekemiseen ja laskemiseen. Joitain<br />
tyttöjä häiritsi, kun ei ollut selviä ”nuotteja” kurssille ja ulkoaopettelu näin estyi. Toisaalta<br />
tyttöihin näytti vetoavan humaanisuus ja he pääsivät esittämään ehkä kehittyneempää<br />
verbaalisuuttaan. Paras matemaatikkopoika esitti suoraan, että hän ei tykkää fysiikan<br />
sanallisista tehtävistä, eikä hän suostunut merkitsemään fysikaalisen laskutehtävän vaiheita<br />
paperille.<br />
Seuraavat taulukot esittävät miten oppilaiden asenteet fysiikkaan ja fyysikoihin muuttuivat<br />
kurssin aikana heidän itsensä arvioimana.<br />
Taulukko 5: Tyttöjen asennemuutokset<br />
muutos f f %<br />
paljon entistä kielteisimmiksi - 0,0 %<br />
vähän entistä kielteisimmiksi 1 3,7 %<br />
sama - vaikea sanoa 8 29,6 %<br />
vähän myönteisimmiksi 14 51,9 %<br />
paljon myönteisimmiksi 4 14,8 %<br />
yht. 27 100,0 %<br />
Taulukko 6: Poikien asennemuutokset<br />
muutos f f %<br />
paljon entistä kielteisimmiksi 0 0,0 %<br />
vähän entistä kielteisimmiksi 4 12,1 %<br />
sama - vaikea sanoa 15 45,5 %<br />
vähän myönteisimmiksi 13 39,4 %<br />
paljon myönteisimmiksi 1 3,0 %<br />
yht. 33 100,0 %
43<br />
7.3.2 Asennemuutoksen analyysi<br />
Oppilaille esitettiin myös kurssin alussa ja lopussa avoimet kysymykset asenteesta<br />
fysiikkaan. Näistä on etsitty perusteita edellä esitetyn strukturoidun kysymyksen<br />
vastauksille. Poikia ja tyttöjä on arvioitu erikseen.<br />
TYTÖT<br />
Vähän entistä kielteisemmiksi (1/27)<br />
Vain yksi matematiikasta pitävä tyttö ei ihastunut kokeilusta. Tämä ei muuttanut valintoja<br />
eli hän ei ota syventäviä kursseja. Numeroksi tuli 7.<br />
Asenteita ei muutettu (8/27)<br />
Kahdeksan tyttöä piti aikaisemmin fysiikkaan muodostamansa asenteet. He pitävät<br />
fysiikkaa vaikeana, hankalana, ei vaan kiinnostavana, neutraalina jopa hauskana. Arvosanat<br />
vaihtelivat välillä 5 - 9. Nämä tytöt eivät myöskään vaihtaneet suunnitelmiaan. Yhdellä oli<br />
ollut jatkosuunnitelmia ja ne hän myös piti.<br />
.Vähän myönteisemmiksi (14/27)<br />
Noin puolet tytöistä muutti asenteitaan fysiikkaan vähän myönteisempään suuntaan. Tähän<br />
näyttää vaikuttavan fysiikan monipuolisuus; on löydetty ”mielenkiintoisempia asioita” tai<br />
”uusia asioita”. Henkilöhistoriat ovat pysähdyttäneet: ”Fyysikotkin on ihan tavallisia<br />
ihmisiä.” On myös huomattu, että ”fysiikka koskee meitä kaikkia ihmisiä”. Joidenkin<br />
mielestä fysiikan vaikeuskin on lieventynyt. Joku on jopa huomannut, että ”se on tärkeä<br />
osa ihmisen elämää, kun vähän enemmän asiaan perehtyy”. Mutta fysiikan jatkajia ei<br />
tuntunut löytyvän enempää kuin kurssin alussakaan, vain yksi tyttö. Lahjoja kyllä olisi ollut<br />
useammallakin, sillä arvosanat vaihtelivat välillä 5 - 10.<br />
Paljon myönteisemmiksi (4/27)<br />
Tähän ryhmään kuului kaksi tyttöä, joita fysiikka kiinnosti alusta asti. Toisella oli<br />
oppiaineeseen liittyviä ammatillisia haaveita. Molemmat jatkavat syventävällä kurssilla<br />
suunnitelman mukaan. Asenteet kurssin päättyessä olivat tällaisia:<br />
• Olen saanut tällä kurssilla selville paljon uusia asioita, kiinnostus<br />
fysiikkaan on lisääntynyt ja siksi aion jatkaa fysiikan opiskelua.<br />
• Fysiikka on mielenkiintoista. Saa selville miten eri asiat ovat.<br />
Toiset kaksi tyttöä pitivät fysiikkaa tullessaan hankalana ja tylsänä, mutta he yllättyivät<br />
hyvin positiivisesti. Suunnitelmat yhdestä pakollisesta fysiikan kurssista kuitenkin pitivät.<br />
Ryhmän tyttöjen arvosanoiksi tuli 6 ja 7.
44<br />
POJAT<br />
Vähän entistä kielteisemmiksi (4/33)<br />
Neljä nuorta miestä ei jaksanut kiinnostua näillä menetelmillä. Yksi pettyi, kun ei ollut niin<br />
paljon oppilastöitä kuin peruskoulussa. Toinen olisi pitänyt vain laskemisesta. Lisäksi<br />
joukkoon kuului myös kaksi peruslaiskaa turhautunutta. Kuitenkin kaksi päätti jatkaa<br />
suunnitelmiensa mukaan. Kolmaskin mietti jatkamista ennakkosuunnitelmien vastaisesti.<br />
Yksi ei alunperinkään tuntenut itseään fysiikan lukijaksi. Arvosanat vaihtelivat välillä 6 - 9.<br />
Asenteita ei muutettu (15/33)<br />
Tosi mies ei asennettaan vaihda, olkoonpa ne millaiset tahansa. Tässä ryhmässä oli neljä<br />
poikaa, jotka olivat alusta alkaen varmoja fysiikan tarpeellisuudesta jatkossa. Kaksi tuntui<br />
innostuvan kurssilla aina syventäviin opintoihin saakka. Osittain tuntuu myös siltä, että<br />
ammatinvalinnalliset seikat olivat kypsyttäneet päätöstä: E: ”Joskus fysiikka kiinnostaa.” J:<br />
”Aika kiinnostavaa, mutta vaikeaa.” Muille fysiikka riitti ja suunnitelmat eivät muuttuneet.<br />
Pysyvät asenteet vaihtelivat laidasta laitaan:<br />
• En ole kauhean kiinnostunut fysiikasta. En oikein pidä fysiikasta.<br />
• Fysiikka on miellyttävä oppiaine. Fysiikka on mahtavaa.<br />
Arvosanat vaihtelivat välillä 6 - 10.<br />
Vähän myönteisemmiksi (13/33)<br />
Tästä joukosta löytyi seitsemän fysiikan jatkajaa, joista neljälle oli nyt kypsynyt<br />
jatkamispäätös. Myönteisyys näkyi kurssin loppuarvioinneista seuraavasti:<br />
• Tuntuu, kun olisin oppinut paljon enemmän tässä ajassa, mitä opin<br />
yläasteella.<br />
• Se on kiinnostavampaa kuin alussa, koska voi pohdiskella, järkeillä ja<br />
käyttää omaa ajattelukykyä. Laskut eivät kiinnosta.<br />
• Alkaa pikkuhiljaa selvitä…<br />
• Mukava tietää henkilöistä.<br />
Eräs tiedemiehen alku esitti tuntemuksensa kurssin lopussa näin:<br />
• Mitä enemmän fysiikkaa tutkii, sitä enemmän siitä kiinnostuu.<br />
Muut olivat vaan jollain tapaa saaneet myönteisiä kokemuksia ja kiinnostuneet fysiikasta ja<br />
esittivät tuntojaan seuraavasti:<br />
• Mukavin fysiikan kurssi.<br />
• Aika kiinnostavaa.<br />
• Jollakin lailla kiinnostavaa.<br />
• Kiinnostavaa<br />
• Astetta kiinnostavampaa.
45<br />
• Rentoa on ollut.<br />
Arvosanat vaihtelivat välillä 5 - 9.<br />
Paljon myönteisemmiksi (1/33)<br />
Yksi matematiikassa heikko poika sanoi aina pitäneensä fysiikasta, ja tällä kurssilla hän<br />
saattoi rauhassa nautiskella. Arvosaksi tuli 6.<br />
7.4 Ymmärtäminen<br />
Ymmärtämistä tuntui oppilaan käsitysten mukaan tapahtuneen, vaikka asenteet olisivat<br />
muuttuneet jotenkin negatiiviseen suuntaan. Sekä tyttöjen että poikien ymmärtäminen<br />
tuntuisi lisääntyneen. Joidenkin oppilaiden kanssa on kyllä keskusteltu ja tultu tulokseen,<br />
että heidän kohdallaan on tapahtunut ihan luonnollista kehitystä yläasteen sähläysajoista.<br />
Seuraavaan kahteen taulukkoon on koottu tulokset siitä, miten tyttöjen ja poikien fysiikan<br />
käsitteiden ymmärtäminen oli kehittynyt kurssin aikana heidän omasta mielestään:<br />
Taulukko 7: Tytöt ja ymmärtäminen<br />
ymmärtäminen f f %<br />
ymmärrän paljon huonommin kuin ennen - 0,0 %<br />
vähän huonommin kuin ennen 1 3,7 %<br />
samalla lailla kuin ennen 3 11,1 %<br />
vähän paremmin kuin ennen 21 77,8 %<br />
paljon paremmin kuin ennen 2 7,4 %<br />
yht. 27 100,0 %<br />
Taulukko 8: Pojat ja ymmärtäminen<br />
ymmärtäminen f f %<br />
ymmärrän paljon huonommin kuin ennen 0 0,0 %<br />
vähän huonommin kuin ennen 1 3,0 %<br />
samalla lailla kuin ennen 3 9,1 %<br />
vähän paremmin kuin ennen 19 57,6 %<br />
paljon paremmin kuin ennen 10 30,3 %<br />
yht. 33 100,0 %<br />
On vaikea selvittää, mitä oppilas on ymmärtänyt ja luulee ymmärtäneensä. Osa on ehkä<br />
hämmennyksissä, kun on luullut ymmärtäneensä ja nyt on sotkettu selviä ”määritelmiä”.<br />
Ensimmäiseltä opetusryhmältä kyseltiin lämmöstä ja lämpötilasta kurssin alussa ja lopussa.<br />
Lämpöopin käsitteet tuntuivat olevan kurssin alussa hyvin täsmentymättömät. Useimmat<br />
oppilaat samaistivat lämmön lämpötilaan ja Celcius-asteisiin ja lämpötila liitettiin lähinnä<br />
ilman muuttujaksi.
46<br />
Lämmöstä: Esim. saunassa on lämmin. Lämpö on mitattavissa, sen yksikkö on °C.<br />
Lämpötilasta: Kuinka monta celsiusta on pihalla lämmintä. (oppilas nro 4)<br />
Joillekin oli tarttunut vastauksiin jotain määritelmän tapaista: ”Lämpö on jotain säteilyä.<br />
Sen avulla maailmassa on elämää.” Kurssin yleiset keskustelut ja pohdiskelut näyttäisivät<br />
vaikuttaneen oppilaiden näkemyksiin. Lopussa noin puolet oppilaista (15/30) pystyi<br />
tekemään oikeansuuntaisen eron lämpömäärä- ja lämpötilakäsitteiden välillä: ”Lämpötilaa<br />
voi mitata asteilla (°C ), lämpöä ei.” (nro 4) Suuri osa (12/30) ei pystynyt tässäkään<br />
vaiheessa erottamaan näitä lämpöopin käsitteitä, mutta ilmeisesti lisääntynyt itsekriittisyys<br />
esti heitä vastaamasta kysymykseen: ”Mitä eroa on käsitteillä lämpö ja lämpötila fysiikassa?”<br />
Koetulokset kertoivat myös jotain. Noin puolet (33/60) totesi lämpömäärän olevan<br />
perussuure. (Valintatehtävä: oikein /väärin.) No eihän siitä ollut paljon puhettakaan ja tällä<br />
kurssilla oltiin vasta prosessin alussa. Kummassakin ryhmässä lämpöopin esitelmän pitäjät<br />
kyllä tarttuivat käsitteisiin lämpötila ja lämpöenergia. Käsitteiden oletetaan tarkentuvan ja<br />
täsmentyvän pikkuhiljaa, kunhan päästään varsinaiselle lämpöopin kurssille.<br />
Ehkä kannanotosta Aine koostuu atomeista -hokemaan voidaan päätellä myös jotain.<br />
Kurssin alussa siihen ei joko otettu kantaa tai vastauksista paistaa teoreettisen<br />
lähestymistavan idea. Jos esimerkiksi lapsi sattuisi kysymään mistä aine koostuu, niin<br />
oppilas saattaisi valistaa kysyjää vastaamalla sen kummemmin pysähtymättä: ”Aine koostuu<br />
atomeista”. Kukaan ei esimerkiksi pysähtynyt pohtimaan, mikä se sellainen atomi on.<br />
Kurssin lopussa puolitotuus pisti hiukan ajattelemaan:<br />
• Opettajat eivät kerro kaikkea.<br />
• Atomit koostuvat erinäisistä hiukkasista.<br />
• Koska aine koostuu paljon muustakin.<br />
• Koska atomien välissä on tyhjää tilaa.<br />
• Eläimet ja ihmiset koostuvat muustakin kuin vain atomeista - järki ja<br />
tunteet.<br />
Ymmärtäminen on ainakin erotettu ulkoaoppimisesta.<br />
7.5 Fyysikkokuva<br />
7.5.1 Fyysikon sukupuoli<br />
On vaikea murtaa vanhoja käsityksiä miesten ja naisten ammateista. Tutkitussa joukossa<br />
27/60 esitti fyysikon miehenä. Ei ihme, että tyttöjen itsetunto ei tunnu riittävän fysiikan<br />
opiskeluun. Tytöistä vain 15 % jatkoi syventävälle kurssille. Poikien vastaava luku oli 52 %.<br />
Maaseudulla asenteet muuttuvat kovin hitaasti.<br />
7.5.2 Fyysikoiden tärkeys<br />
Fysiikan sovellutuksista nauttivat nuoret selvästi arvostavat fysiikkojen työtä, vaikka eivät<br />
itse innostu fysiikasta. Tämä on tunnettu tosiasia (Ahtee 1992, 40). Jo kurssin alussa<br />
mielipiteet olivat enimmäkseen hyvin kunnioittavia:
47<br />
• Viisas ihminen!!! On auttanut meidän asioita paljon. Onneksi niitäkin on<br />
olemassa.<br />
• Ajattelen fyysikoista pelkkää hyvää.<br />
• Ne tekevät tärkeää työtä.<br />
• Fyysikot ovat erittäin tärkeitä henkilöitä.<br />
• Tärkeä ja arvostettu henkilö.<br />
• Ilman fyysikoita monet asiat olisi toisenlaisia.<br />
7.5.3 Viisas ja pitkäpinnainen<br />
Monet ihailivat fyysikon viisautta ja samaan hengenvetoon alensivat itsensä. Nykyajan<br />
sykkeessä elävä nuori tuntui myös ihailevan fyysikon puurtamista, kun itse ei mielestään<br />
siihen kykene.<br />
• Täytyy olla kyllä tosi pitkähermoinen ja viisas, osata käyttää omia aivoja<br />
ja hyödyntää jo keksittyä. Minun hermot ei riittäis.<br />
• Fyysikko on hyvin viisas ihminen, jonka on täytynyt opiskella rajusti, että<br />
asiat ovat selvinneet.<br />
• Aika <strong>fi</strong>ksua porukkaa.<br />
• Aika järkeviä tyyppejä.<br />
• Ihme ettei niiden pää halkea.<br />
7.5.4 Käsityksiin voidaan vaikuttaa<br />
Kurssin sisällöillä ja painotuksilla on kuitenkin ollut selviä vaikutuksia. Fyysikosta on tullut<br />
inhimillisempi ja fyysikkokuva on laajentunut:<br />
• E: Keksijä. Uusien asioiden etsijä ja vanhojen todistaja.<br />
J: Kaikki ihmiset ovat eräänlaisia fyysikoita. Jos fyysikkoa askarruttaa<br />
jokin asia hän yrittää ottaa siitä selvän.<br />
• E: Joku vähän pimahtanut nörtti.<br />
J: Fyysikot ovat ihan kunnioitettavia ihmisiä. Oishan se kiva, jos fysiikka<br />
kiinnostaisi, niin rupeaisi fyysikoksi.<br />
• E: Silmälasipäinen tohtori laitteiden täyttämässä työhuoneessa. Eli toisin<br />
sanoen se tyypillinen stereotypia. Tai sitten partainen mies selittämässä<br />
jotain ilmiötä televisiossa kommentaattorin roolissa.<br />
J: Nyt kun esitelmät ovat tuoneet niistä esiin biogra<strong>fi</strong>aa, heitä on<br />
helpompi ymmärtää; he eivät enää ole partaisia laskukoneita, heistä tuli<br />
tämän kurssin aikana ihmisiä.<br />
7.6 Yhteenveto<br />
Seuraaviin taulukoihin on koottu oppilaiden peruskoulun päästötodistuksen lukuaineiden<br />
keskiarvot, sukupuoli, jatkosuunnitelmat, kurssista saatu arvosana ja yleisarvio opetuskokeilusta.<br />
Syventävien kurssien ottamisesta omaan opinto-ohjelmaan kysyttiin kurssin alussa ja
48<br />
lopussa. Arviointisarake on saatu vertailemalla kysymyksen: ”Miten arvioit tämän kurssin<br />
fysiikan historian painotuksen ja oppilaiden tekemien pienten esitelmien vaikutuksen omalla<br />
kohdallasi?” vastauksia. Vastaukset on luokiteltu neljään luokkaan: negatiivinen, vähän negatiivinen,<br />
positiivinen ja hyvin positiivinen. Yleensä kaikilla oli jotain positiivista sanottavaa.<br />
Vastaus luokiteltiin vähän negatiiviseksi, jos siinä oli yksikin hiukan negatiivissävyinen<br />
toteamus. Kolme arviointia on sijoitettu luokkaan negatiivinen, koska näistä henki jonkinasteinen<br />
tyytymättömyys. Arviointi tulkittiin hyvin positiiviseksi, jos siinä oli useita hyväksyviä<br />
ja kiittäviä lausuntoja.<br />
Taulukko 9 : Ryhmän I arvosanat ja arvioinnit<br />
Fysiikan pakollinen kurssi /ryhmä I<br />
nro t/p<br />
ya / ka jatko arvosana arviointi esitelmistä ja fysiikan historian painotuksesta<br />
1 t 8,64 k,k 7 negatiivinen, …ei pysynyt kyydissä<br />
2 t 7,45 e,e 7 hyvin positiivinen, …oppii kaikenlaista<br />
3 p 6,80 e,e 5 hyvin positiivinen, …vanhat käsitykset paljon selvemmin<br />
4 p 8,30 k,k 8 hyvin positiivinen, …tämä on saanut minut ajattelemaan<br />
5 p 7,30 k,k 7 positiivinen, …mukavaa kuunneltavaa, pidän historiasta<br />
6 p 8,60 e,e 8 positiivinen,…pitää olla jonkinlainen yleistieto asioista<br />
7 t 7,70 e,e 5 positiivinen, …oli mielenkiintoista kuulla hieman enemmän<br />
8 p 8,30 e,e 6 positiivinen, …vähän lisää tietoa tuli<br />
9 t 8,73 e,e 7 hyvin positiivinen, …Esitelmät oli ”virkistäviä” ja kivoja<br />
10 p 8,90 k,k 10 -<br />
11 p 8,64 k,k 6 hyvin positiivinen, …koska historia sinällään kiinnostaa<br />
12 p 7,82 e,k 8 hyvin positiivinen,…olen kiinnostunut juuri historiasta …lisää<br />
13 t 8,10 e,e 6 hyvin positiivinen, …mielenkiintoisampaa kuin laskeminen<br />
14 t 9,00 e,e 8 hyvin positiivinen, …tajuaa vähän paremmin<br />
15 p 6,00 e,k 5 hyvin positiivinen,… sai paljon vastauksia tiedonjanoonsa<br />
16 p 8,55 k,k 8 positiivinen, …ehkä juuri esitelmän teko auttanee tulevais.<br />
17 p 8,00 e,e 7 vähän negatiivinen, …vähän uutta, mutta ei suurempaa<br />
18 p 9,55 k,k 9 hyvin positiivinen, …laajensi tietämystä ja ymmärrystä<br />
19 t 8,91 k,k 9 hyvin positiivinen, …esitelmää tehdessä oppi eri asioita<br />
20 p 6,36 e,e 5 -<br />
21 p 8,00 e,k 8 hyvin positiivinen, …sain tietoa, opin tekemään läksyjä<br />
22 p 7,18 e,? 7 hyvin positiivinen, …olen saanut vastauksen pohdintoihini<br />
23 t 7,50 e,e 6 -<br />
24 p 5,30 e,e 6 positiivinen, …on oppinut vähän historiaa samalla<br />
25 t 7,20 e,e 6 positiivinen, …on hyvä tietää jotain vanhoista fyysikoista<br />
26 t 8,45 e,e 7 hyvin positiivinen, …piristysruiske siihen arkiseen aherrukseen<br />
27 p 8,27 e,k 9 hyvin positiivinen, …englanninkielinen aineisto haasteellista<br />
28 t 7,30 e,e 7 positiivinen, …ihan mukavia tommoset parityöt<br />
29 t 8,45 e,e 7 positiivinen, …toivat monipuolisuutta tunteihin<br />
30 p 8,36 e,? 8 positiivinen, …esitelmät piristys, koska historia kiinnostaa<br />
18p,12t<br />
Tässä ryhmässä oli kolme oppilasta, jotka eivät halunneet arvioida kurssia. Ilmeisesti se ei<br />
herättänyt heissä mitään erityisiä tunteita ja he pitäytyivät aikaisemmissa suunnitelmissaan.
49<br />
Heillä ei näyttäisi olevan mitään muuta yhteistä kuin se, että he eivät odottaneetkaan mitään<br />
erityistä, vain lähinnä ”kurssin läpäisyä”.<br />
Taulukko 10: Ryhmän II arvosanat ja arvioinnit<br />
Fysiikan pakollinen kurssi /ryhmä II<br />
nro sukupuoli ya / ka jatko arvosana arviointi esitelmistä ja fysiikan historian painotuksesta<br />
1 p 7,30 e,e 6 vähän negatiivinen, …hyvä, mutta ei ehtinyt oppia kaavoja<br />
2 p 6,70 e,k 6 hyvin positiivinen, …oppinut paljon enemmän mitä yläasteella<br />
3 t 7,50 e,e 7 positiivinen, …auttoi ymmärtämään, … osa vaikeaselkoisia<br />
4 p 8,55 k,k 8 positiivinen, …mukava ja hyödyllinen juttu<br />
5 t 8,91 e,e 7 hyvin positiivinen, …asiat tarttuneet paremmin mieleen<br />
6 p 6,91 e,e 6 hyvin positiivinen, …selvensi normaalia enemmän<br />
7 p 8,20 e,k 8 positiivinen, …jänniä juttuja, kai siitä jotain hyötyä oli<br />
8 t 9,36 e,e 8 positiivinen, …tiedän nyt enemmän tärkeistä fyysikoista<br />
9 t 7,45 e,e 7 hyvin positiivinen, …tiedän enemmän …ymmärrän enemmän<br />
10 t 7,50 e,e 7 positiivinen, …ainakin oppi lisää näistä fysiikan "suurista"<br />
11 p 8,18 ?? 7 vähän negatiivinen, …ei niistä paljon jäänyt mieleen<br />
12 t 8,00 e,e 7 positiivinen, …oman tutkielman tekeminen toi haastetta<br />
13 t 7,91 e,e 5 hyvin positiivinen, …jaksoi paremmin innostua<br />
14 t 7,91 e,e 7 hyvin positiivinen,…ja historian painotuskin oli ihan kivaa<br />
15 p 7,60 e,e 6 positiivinen, …ne (esitelmät)olivat mukavia<br />
16 p 8,00 e,e 7 positiivinen, …se toi vaihtelua<br />
17 p 8,70 k,k 9 negatiivinen, …en saanut paljon esitelmistä (henkilöistä)<br />
18 p 7,00 ?,e 5 positiivinen, …paljon mukavampi tehdä ryhmätöitä…<br />
19 t 8,27 e,e 7 positiivinen, … jokaisesta esitelmästä jäi ainakin jotakin<br />
20 t 9,82 ?,? 10 vähän negatiivinen, …teorian joutu opiskelemaan kotona<br />
21 t 8,73 k,k 7 hyvin positiivinen, … sai paremman kokonaiskuvan<br />
22 p 6,64 e,e 7 positiivinen, …sain hiukan enemmän tietoa…<br />
23 p 6,90 ?,e 6 negatiivinen, …en oikeastaan pitänyt<br />
24 p 6,90 k,k 7 positiivinen, …eikä ne tunnit olleet niin vaikeita, kun<br />
25 t 8,18 e,e 7 hyvin positiivinen, …mukavaa vaihtelua…. mielenkiintoisia<br />
26 p 7,80 e,e 6 hyvin positiivinen, …on oppinut kaikenlaista… hyötyä ja hupia<br />
27 t 8,27 k,k 7 positiivinen, …esitelmiä hauska tehdä ja kuunnella<br />
28 p 6,90 e,e 6 hyvin positiivinen, …esitelmät erinomainen tapa tiivistää asia<br />
29 t 6,82 e,e 6 positiivinen, …tästä kurssista on varmasti hyötyä jatkossakin<br />
30 t 9,09 e,e 9 hyvin positiivinen,…"palaset loksahtavat paikoilleen"<br />
15p, 15t<br />
Viisi poikaa näytti tässä vaiheessa joko selkiyttäneen ammatinvalintansa tai innostuneen<br />
fysiikasta. Tytöt pitivät historiasta, mutta eivät innostuneet tai uskaltautuneet jatkamaan.<br />
Tämä ongelma ei tunnu vähällä ratkeavan. Joidenkin oli vaikea päättää. Yleissävy oli<br />
selvästi positiivinen. Kaikkiaan seitsemän (7/60) eli n. 12 % oppilaista ei omasta mielestään<br />
ollut täysin tyytyväinen kaikkiin opetusjärjestelyihin.<br />
Arvosanoista voidaan mainita, että tyttöjen pakollisen fysiikan arvosanojen keskiarvo oli<br />
7,04, joka oli hiukan parempi kuin poikien 6,97. Oppilasjoukon suuresta heterogeenisuudes-
ta johtuen fysiikan arvosanajakauma oli laaja. Heikoimpien oppilaiden läpipääsy taattiin jonkinlaisella<br />
omalla esitelmällä ja aktiivisuudella. Monelle riitti se, että kurssi tuli suoritetuksi.<br />
Nämä oppilaat yleensä ottavat vain suoritusmerkinnän päästötodistukseensa.<br />
50
51<br />
8 JOHTOPÄÄTÖKSET<br />
Oppikirjan valinta ei ole mikään helppo tehtävä. Ensinnäkin uudet opetussuunnitelmat<br />
tuntuvat aina yllättävän oppikirjan käyttäjät, ehkä tekijätkin. Kun ei ole oikein ehtinyt<br />
perehtyä uuteen tilanteeseen ja ei pysty nopeasti vertailemaan erityyppisiä oppikirjoja, niin<br />
silloin on paras pidättäytyä tutussa ja turvallisessa.<br />
Aikaisemmin vain laajaa fysiikkaa opettaneen opettajan oli luultavasti vaikea aavistaa,<br />
millaista on opettaa suurelle, hyvin heterogeeniselle ja ei niin innostuneelle joukolle.<br />
Varmasti jokainen on joutunut pikkuhiljaa miettimään ja muuttamaan vanhoja<br />
opetuskäytäntöjään. Tässä vaiheessa ilmeisesti myös erityyppiset kirjasarjat alkavat herättää<br />
kiinnostusta.<br />
Tutkituilla viidellä pakollisen fysiikan kirjalla on selvästi erityyppiset strategiat, joilla ne<br />
tarjoavat luonnontieteellistä perussivistystä. Me opettajat myös olemme erilaisia persoonia<br />
ja jokaisen olisi hyvä saada käyttöönsä itselle sopiva kirja (Kurki-Suoniot 1998a, 249).<br />
Tässä kokeilussa oppilailla käytössä ollut kirja on valittu erityyliseen opetukseen ja<br />
erilaiselle opettajalle, eikä se oikein tukenut tätä kokeilua.<br />
Mikäli pääsisin opettamaan vain pakollisen kurssin valinneita oppilaita, niin kirjavalintani<br />
olisi ehdottomasti HHSV. Kirja viehättää inhimillisyydellään, mutta antaa kuitenkin hyvän<br />
kuvan fysiikan moninaisuudesta sellaisella tasolla, jolla heikoimmatkin oppilaat pystyvät<br />
seuraamaan. Ilmiöissä kyllä riittää ihmettelemistä ja kun niitä pohdiskelee historian suurten<br />
oppineiden seurassa, saattaa ymmärtäminen siirtyä ihan uudelle tasolle. Ilmiötason<br />
kokeellisuutta on helppo loihtia vähäisillä välineillä ja loppu hoituu kerrotulla empirialla.<br />
Helppoja keskustelun aiheita kumpuaa kirjasta. Kirja tarjoaa pehmeää fysiikkaa, mutta sehän<br />
voi innostaa jatkamaankin.<br />
Niille, jotka ovat suunnitelleet laajoja fysiikan opintoja, sopisi erinomaisesti LKH. Kirja<br />
antaa tukevan pohjan fysiikan syventäville kursseille. Historia kulkee luontevasti mukana.<br />
Fysiikan kehitys ja osa-alueet tuodaan alustavasti esille. Keskeiset fysiikan kehitykseen<br />
vaikuttaneet henkilöt löytyvät kirjasta. Asiallista peruspakettia voi opettaja varmasti värittää<br />
omalla persoonallisella panoksellaan.<br />
Sekaryhmille kirja EKS antaa paljon valmista materiaalia. Sieltä löytyy runsaasti historiaa<br />
niille, joita laskeminen tympii. Toisaalta hahmottava, kokeellinen lähestymistapa antaa hyvän<br />
alun ja suunnan fysiikan opinnoille. Tämä kirja antaa mahdollisuuden myös eriyttämiseen<br />
kurssin sisällä, mutta se on sitten uuden tutkimuksen paikka.<br />
Vaikka varsinainen oppikirja ei sisältäisikään erityistä fysiikan ja keksintöjen<br />
historialukemistoa, niin opettaja voi harkintansa mukaan monipuolistaa ja virkistää opetusta<br />
oppilaiden esitelmillä. Oppilaan ääntä tunnuttiin kuuntelevan tarkkaavaisemmin kuin<br />
opettajan. Kukaan kokeilussa olleista oppilaista ei laiminlyönyt kurssin tätä osiota.<br />
Oppilastöiden tekeminen myös innosti, mutta niiden kirjallinen raportointi ei kaikilta<br />
onnistunut.<br />
Koulussamme tämä pakollisen fysiikan kurssi ei ole ehtinyt saada mitään vakiintuneita<br />
muotoja, koska opettajat ovat vaihtuneet jatkuvasti. Täten oppilaille ei ole voinut<br />
muodostua voimakkaita ennakkokäsityksiä. Kaikki varmaan olisi kelvannut, mutta<br />
yllättävän paljon positiivisia lausuntoja kertyi fysiikan historian painottamisesta.
52<br />
Hyvin monet oppilaat korostivat tiedollista puolta. He ovat saaneet uutta ja erilaista tietoa,<br />
jolla jotkut haluavat sitten hämmästyttää myös läheisiään. Tietoahan kyllä löytyy<br />
tietoyhteiskunnassa, mutta tiedon analysointi ja syvällisempi ymmärrys vaatii pysähtymistä.<br />
Oppilaiden kommenteista välittyy ilahduttavasti myös ymmärtäminen. Tytöistä n. 85 % ja<br />
pojista n. 88 % ilmoittaa ymmärtävänsä kurssin jälkeen fysiikan käsitteitä vähän tai paljon<br />
paremmin kuin ennen. Tästä ei tietysti voi vielä tehdä suuria johtopäätöksiä, mutta hyvä,<br />
että edistyttiin. Kun oppilas kertoo tällä kurssilla saaneen hyvän kokonaiskuvan fysiikasta tai<br />
korostaa peruskäsitteiden selviämistä, niin silloin kurssin lähestymistapa on onnistunut.<br />
Muutamista kommenteista kuvastuu pieni pelko, että jokin tärkeä osa fysiikasta on<br />
laiminlyöty. Eräs matemaattisesti lahjakas tyttö kirjoitti, että ”teorian joutui opiskelemaan<br />
kotona”. Toinen oppilas taas harmitteli, ettei hän näillä tunneilla ”oppinut kunnolla<br />
soveltamaan kaavoja”. Edellinen sai arvosanaksi kymmenen ja jälkimmäinen kuusi.<br />
Fysiikasta oli muodostettu oma ennakkokäsitys, jota kirja ilmeisesti vahvisti. Tämän<br />
historiallisen työtavan mukaisesti ei ollut tarkoituskaan päästä syvälle lakeihin ja teorioihin.<br />
Toisaalta edellisistä vastauksista paistaa oppilaiden hyvin erilaiset lähtötasot. Kaavoista<br />
puhuva oppilas ei selvinnyt ensimmäisestäkään lyhyen matematiikan kurssista.<br />
Monet oppilaat mainitsivat palautteessaan myös taidollisten valmiuksiensa parantuneet. Joku<br />
kertoi ”parityön kasvattavan”. Toinen oli saanut esiintymiskokemusta. Kolmas taas kertoo<br />
”organisointikyvyn lisääntyneen”. Eräs oppilas kiteytti vastauksensa seuraavasti: ”Esitelmiä<br />
tehdessä oppi eri asioita.”<br />
Eniten tämä lähestymistapa vaikutti oppituntien tunnelmaan. Iloista jännitystä saatiin<br />
oppitunteihin ja oppilaat olivat aktiivisia, kuten kasvatusteoreetikot ovat jo muinoin<br />
toivoneet.<br />
• Esitelmät olivat todella piristävää vaihtelua. Opiskelukin innosti<br />
enemmän kuultuaan ensin muutaman esitelmän. (jatkaa)<br />
• Tämä jakso on ollut fysiikan osalta mukava. … Teknologia ja avaruus<br />
ovat olleet aina mieliaiheita. Tässä jaksossa on puhuttu molemmista, joten<br />
olen viihtynyt tunneilla. Tämä on saanut minut ajattelemaan. Esimerkiksi<br />
pohdin sitä että, jos ydinvoimaloissa hajotellaan ytimiä ja saadaan paljon<br />
energiaa, mutta entä jos irroteltaisiinkin kvarkkeja. Pitää kai odottaa, että<br />
saataisiin ensimmäinen kvarkki pihteihin … (jatkaa)<br />
Asennemuutos onkin sitten vaikea kysymys. Asenteet tuntuvat suorastaan periytyvän.<br />
Monet, jotka pitivät fysiikan historiasta, eivät suostuneet muuttamaan asennettaan<br />
”piiruakaan”. Se on ja pysyy sellaisena, joksi se on joskus muotoutunut. Tässä tuntuu tämän<br />
tutkimuksen mukaan näkyvän sukupuoliero. Pojilla ilmeisesti ei ole tarvetta muuttaa<br />
asennettaan, kun insinöörin ura on jo kauan väikkynyt mielessä, joten poikiin tämä<br />
humanistissävyinen lähestymistapa ei purrut yhtä hyvin kuin tyttöihin. Pojista n. 42 % ja<br />
tytöistä n. 67 % saatiin muuttamaan asenteitaan fysiikkaan ja fyysikoihin vähän tai paljon<br />
myönteisemmiksi.<br />
Kaikesta huolimatta pojat lopulta ottivat syventävää fysiikkaa aiottua enemmän. Kurssin<br />
alussa varmoja jatkajia oli 13 ja ensimmäisen syventävän kurssin suoritti 21 oppilasta, joista<br />
tyttöjä oli vain neljä eli n.15% tytöistä. Pojista jatkoi siis 17 eli n. 52 %. Pakollisen kurssin<br />
arvosanojen perusteella tytöillä ja pojilla olisi ollut yhtäläiset mahdollisuudet selvitä fysiikan<br />
syventävistä kursseista. Tarvitaan vielä monta Geneven kokousta ennen kuin naisen asema
53<br />
fysiikassa muuttuu. Esikoulusta tämä tasa-arvoinen fysiikkaan perehtyminen on syytä aloittaa.<br />
Siellä on otollista maaperää muokattavaksi. (Öhman 2001)<br />
Jo pienen lapsen suusta kuulemme alinomaa kysymykset: miten ja miksi. Ymmärtäväiset<br />
vanhemmat vastaavat näihin lapsen kysymyksiin niin hyvin kuin osaavat. Lapsi kasvaa. Moneen<br />
kysymykseen on se jo saanut vastauksen; se tietää jo yhtä ja toista, mutta kumminkin vaan sangen<br />
vähäisen osan siitä, mitä se voisi tietää. Yhä uusia kysymyksiä tulee esiin, ja niihin saadut<br />
vastaukset antavat vaan aihetta taaskin uusiin kysymyksiin; ihminen näkee ympärillään niin<br />
paljon, jota hän ei ymmärrä ja jota hän ei kykene selittämään, ja mitä enemmän hän saa tietää, sitä<br />
enemmän hän myös haluaa tietää. (Hjelt 1898)<br />
Esitelmien yhteydessä nousi esiin myös joitain integraatiokysymyksiä. Joidenkin<br />
henkilökohtaiset intressit olivat historian puolella.<br />
Olen erittäin kiinnostunut juuri historiasta ja nämä esitelmät ovat lisänneet<br />
tietoisuuttani historiallisesti merkittävistä henkilöistä.<br />
Hyvä näinkin. Joku oli tyytyväinen siitä, että sai ”kokemusta tutkielman tekemisestä”.<br />
Muutamilla oli eri syistä intoa tutkia asioita myös vieraalla kielellä.<br />
Esitelmän teko englanninkielisestä aineistosta oli haastavaa, mutta hyödyllistä.<br />
(Vaihto-oppilaaksi lähdössä)<br />
Fysiikasta, fyysikoista ja arvoista saatiin hedelmällisiä keskusteluja. Siitä on sitten hyvä<br />
jatkaa <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>an tunnilla. Yksi ainoakin fysiikan kurssi sinällään on arvokas. Voimme vain<br />
olettaa, että nämä oppilaat siirtävät omat myönteiset asenteensa lapsilleen. Olenpa jo urani<br />
aikana kuullut [kemian opettajan roolissa] tytön suusta: ”Ei mun äitikään oo tarvinnut kemiaa”.<br />
Oppilaiden sanoin sanottuna kurssista oli iloa ja hyötyä seuraavasti:<br />
• Juuri nuo esitelmät olivat erinomainen tapa tiivistää jokin suurempi asia<br />
pienempään, ymmärrettävään muotoon. Ja kuten aikaisemmin mainitsin,<br />
fysiikkaa ja fyysikoita (niin kuin kaikkia asioita) on helpompi ymmärtää, kun<br />
tuntee ensin niiden historian.<br />
Ilo ja hyöty tärkeysjärjestyksessä:<br />
1) Tieto. Tieto on valttia, joten tiedonjaon ymmärrettävyys on välttämatöntä.<br />
2) Yhteishenki. Kun joku opettaja saa luokkamme tekemään jotain yhdessä, se on<br />
jo ihme. Ja nämä esitelmät juuri toivat oppilaita tekemään asioita porukalla.<br />
3) Tunnit. Yksinkertaisesti sitova mielenkiintoisuus. (heikko matematiikassa)<br />
• On hyvä tietää, mistä kaikki on alkanut ja miten nykyajan keksinnöt on keksitty.<br />
Vaikka esitelmistä ei muista jokaista asiaa, on pääasiat jääneet mieleen eli ne<br />
yleissivistävät asiat.<br />
1) Yleissivistys.<br />
2) Hyötyä matematiikan opiskeluun.<br />
3) ”Palaset loksahtivat paikoilleen”.<br />
4)Yksi suoritettu kurssi.<br />
(hyvä matematiikassa)
54<br />
9 POHDISKELUA<br />
Kuka sitten lopulta hyötyi tästä kokeilusta? Opetuskokeiluun liittyy aina myös opettajan<br />
erityinen innostus, joka välittyy oppilaille ja kaikki ovat tyytyväisiä. Mutta ilmeisesti tämä<br />
historiallinen lähestymistapa eniten ilahdutti ja hyödytti matemaattisesti heikohkoja oppilaita<br />
ja tyttöjä.<br />
Toisaalta opettajan sukupuolella on myös vaikutuksensa. Naisopettaja voi ehkä<br />
luonnostaan tuoda enemmän pehmeitä arvoja esille fysiikan opetuksessa ja hän ammentaa<br />
esimerkkinsä omasta elinpiiristään. Tämä taas saattaa ärsyttää tulevia miesinsinöörejä.<br />
Opettajan pitäisi kuitenkin pystyä antamaan kaikille jotain - oli hän sitten mies tai nainen.<br />
Meidän koulussamme lukion laajan fysiikan on aina opettanut mies ja niin se varmasti vielä<br />
pitkään jatkuukin. Mikä lienee sen vaikutus tyttöjen osuuteen fysiikan syventävillä<br />
kursseilla?<br />
Tämänkin opetuskokeilun pitkäaikaisia vaikutuksia voi vain jäädä ihmettelemään. Yksi<br />
mukava fysiikan kurssi ei vielä muuta historian kulkua. Mutta se on ollut merkittävä vaihe<br />
opettajan oman prosessin kannalta. Tästä on hyvä jatkaa eteenpäin. Uusia ideoita on<br />
kypsymässä.<br />
Fysiikan opetus ei tietysti saisi olla lyhyitä kokeiluja, vaan pitkäjänteistä ja johdonmukaista<br />
toimintaa. Käytännössä se ei aina ole mahdollista, kuten ei nytkään. Taas asettui uusi<br />
henkilö fysiikan luokan eteen. Tutustuttuaan koulun väljähköön opetussuunnitelmaan hän<br />
jatkoi oman ”piilo-opetussuunnitelmansa” mukaan. Ja oppilaaat oppivat aina jotain?<br />
Sellaista on koulun arki. (Broady 1987)<br />
Päällimmäiseksi huoleksi jäi edelleen tyttöjen vähäinen osuus koulumme fysiikan<br />
opiskelijoista. Mistähän meille naisille saataisiin lisää itseluottamusta tässä suhteessa?<br />
Oli mielenkiintoista lukea, miten sähkö, jota nykyään on vähän joka puolella<br />
ja jota ilman tuskin tultaisiin enää toimeenkaan, on kehittynyt. On aika<br />
jännä, miten pienestä sähkökin on saanut alkunsa; joku kiinnostui jostain<br />
ilmiöstä ja alkoi tutkimaan sitä ja toinen taas kiinnostui jonkun tutkimuksista<br />
ja alkoi tutkimaan asiaa edelleen. Ja siitä sitten vähitellen syntyi sähkö…<br />
Näin pohtivat eräät tytöt omassa sähköopin historiaa koskevassa tutkimuksessaan, mutta<br />
hekään eivät innostuneet jatkamaan fysiikan opiskelua. Miksi?
55<br />
LÄHTEET<br />
Ahtee, Maija, Erätuuli, Matti & Makkonen, Jussi !981. Lukiofysiikka. Yleinen oppimäärä,<br />
kurssi 1. Tutkiva ja keksivä ihminen. Keuruu: Otava.<br />
Ahtee, Maija 1992. Dimensio 56: 3. <strong>Helsinki</strong>: MAOL ry.<br />
Ahtee, Maija & Pehkonen, Erkki 2000. Johdatus matemaattisten aineiden didaktiikkaan.<br />
<strong>Helsinki</strong>: Edita.<br />
Anon. 1993. OPS-opas matemaattisten aineiden opettajille. <strong>Helsinki</strong>: MAOL ry.<br />
Anon. 1994. Lukion opetussuunnitelman perusteet. Opetushallitus. <strong>Helsinki</strong>:<br />
Painatuskeskus.<br />
Von Baeyer, Hans Christian 1993. Kesytetty atomi. Kun mikromaailma muuttui näkyväksi.<br />
Suom. Kimmo Pietiläinen Art House. Jyväskylä: Gummerus.<br />
Broady, Donald 1987. Piilo-opetussuunnitelma. Mihin koulussa opitaan. 2. Painos.<br />
Jyväskylä: Gummerus.<br />
Bruhn, Karl 1977. Kasvatusopin historian kehityslinjoja. Suom. Raili Malmberg. Neljäs<br />
painos. Keuruu: Otava.<br />
Fuchs, Walter R.1970. Oppia uudella tavalla. <strong>Helsinki</strong>: Kirjayhtymä, Printed in Germany.<br />
Hakkarainen K., Lonka K. & Lipponen L. 2000. Tutkiva oppiminen. Porvoo: WS<br />
Bookwell Oy.<br />
Harva, Urpo 1981. Suuria ajattelijoita. Suppea <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>an historia. Keuruu:<br />
Kustannusosakeyhtiö Otavan painolaitokset.<br />
Heisenberg, Werner 2000. Fysiikka ja <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>a - modernin tieteen vallankumous. Suom.<br />
Risto Vilkko Art House. Jyväskylä: Gummerus.<br />
Hirsijärvi, S., Liikanen P., Remes P. & Sajavaara P. 1993. Tutkimus ja sen raportointi. 4 -5.<br />
painos. Jyväskylä: Gummerus Kirjapaino Oy.<br />
Hjelt, Edv. 1898. Kemia. Toinen painos. <strong>Helsinki</strong>: Weilin & Göös.<br />
Iho, Irma 1993. Lukion fysiikka. Dimensio 57: 6. <strong>Helsinki</strong>: MAOL ry.<br />
Jaspers, Karl 1970. Johdatus <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>aan. Suom. Sinikka Kallio. Keuruu: Otava.<br />
Jauhiainen, Johanna 1998. Pakollisen kurssin vaikutus fysiikan opintojen jatkamiseen<br />
lukiossa. Dimensio 62:3. <strong>Helsinki</strong>: MAOL ry.
56<br />
Kaila, Kari & Horneman, Veli-Matti 18.11.1999. Kaiken takana on fysiikka (juhlaartikkeli).<br />
Oulu: Kaleva-lehti.<br />
Klein, Etienne 2000. Keskusteluja s<strong>fi</strong>nksin kanssa. Paradoksien merkitys fysiikassa. Suom.<br />
Rami Kirstinä. Terra Cognita. <strong>Helsinki</strong>: Hakapaino.<br />
Kurki-Suonio, Kaarle 1982. Fysiikan uusien oppimääräsuunnitelmien lukuohje.<br />
Matemaattisten Aineiden Aikakauskirja 46:1. MAOL ry.<br />
Kurki-Suonio Kaarle ja Riitta 1991. Tutkimuksen ja oppimisen perusprosessit. Dimensio<br />
55:5. <strong>Helsinki</strong>: MAOL ry.<br />
Kurki-Suonio, Kaarle 1995. Mahtuuko arkipäivän moninaisuus fysiikan malleihin? Mistä<br />
syntyy oppilaan epävarmuus? Dimensio 59:2. <strong>Helsinki</strong>: MAOL ry.<br />
Kurki-Suonio, Kaarle 1996a. Suuren Prosessin Paradigma. Dimensio 60: 3. <strong>Helsinki</strong>:<br />
MAOL ry.<br />
Kurki-Suonio, Kaarle 1996b. Erään kurssin lähtölaskenta. Dimensio 60: 4. <strong>Helsinki</strong>: MAOL<br />
ry.<br />
Kurki-Suonio, Kaarle ja Riitta 1998a. Fysiikan merkitykset ja rakenteet. 3. muuttumaton<br />
painos. <strong>Helsinki</strong>: Limes ry.<br />
Kurki-Suonio, Kaarle ja Riitta 1998b. Ajatuksia didaktisesta fysiikasta. Teoksessa Jari<br />
Lavonen ja Matti Erätuuli (toim.) Tuulta purjeisiin. Juva: WSOY.<br />
Lahdes, Erkki 1987. Peruskoulun didaktiikka. Keuruu: Otava.<br />
Lavonen, Jari 1997. Fysiikan ja kemian kokeellisuus. Julkaisussa P. Parviainen ja<br />
pedagoginen valiokunta (toim.) Näe ja Tee. Askel parempaan opetukseen. <strong>Helsinki</strong>: MAOL<br />
ry.<br />
Lines, Malcolm. E. Lines 2000. Jättiläisen hartioilla Jyväskylä: Gummerus, Art House.<br />
Liiten, Marjukka 2001. Esa Saarinen opettaa nyt teekkareita ajattelemaan. Tulevat esimiehet<br />
saavat työkaluja ihmisten arvojohtamiseen. Helsingin Sanomat 25.3.<br />
Livingston, James D. 1997. Käyttövoima. Magneettien luonnollinen magia. Vaasa:<br />
Tuotanto kirjakas/Ykkös-Offset Oy.<br />
Mattila, Jukka O 1982. Fysiikan yleinen kurssi - haaste fysiikan opetukselle. Matemaattisten<br />
Aineiden Aikakauskirja 46:1. MAOL ry.<br />
Meisalo, V. ja Lavonen, J. 1994. Fysiikka ja kemia opetussuunnitelmassa. <strong>Helsinki</strong>:<br />
Opetushallitus.<br />
Niiniluoto, Ilkka 1997. Johdatus tieteen <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>aan. Keuruu: Otava.
57<br />
Räsänen, Leila 1995. Tyttöjen huomioonottamisesta fysiikan opetuksessa. Dimensio 59:2.<br />
<strong>Helsinki</strong>: MAOL ry.<br />
Saarikko, Heimo 1998. Fysiikan ja luonnon<strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>an historia osana inhimillistä kulttuuria,<br />
erityisesti opetuksen näkökulmasta. Teoksessa Jari Lavonen ja Matti Erätuuli (toim.) Tuulta<br />
purjeisiin. Juva: WSOY.<br />
Saarikko, Heimo 1999. Fysiikan historian luentoja. <strong>Helsinki</strong>: Fysiikan laitos.<br />
Soininen, Marjaana 1995. Tieteellisen tutkimuksen perusteet. Turun yliopiton<br />
täydennyskoulukeskuksen julkaisuja A: 43. Turku: Pallosalama Oy.<br />
Tallqvist, Hj. 1925. Maailman valtiatar ja hänen varjonsa, energia ja entropia. <strong>Helsinki</strong>:<br />
Otava.<br />
Teerikoski, Pekka & Valtonen, Mauri 1998. KOSMOS. Maailmamme muuttuva kuva.<br />
<strong>Helsinki</strong>: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa.<br />
Teräväinen, Juha 1992. Johdatus <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>aan. Jyväskylä: Gummerus Kirjapaino Oy.<br />
Vedelsby, Mette 1995. Tanskalainen näkökulma fysiikan opetukseen. Dimensio 59:2.<br />
<strong>Helsinki</strong> MAOL ry.<br />
Öhman, Tuula 2001. Fysiikkaa esikoululaisille. Pro <strong>gradu</strong>- tutkielma. Helsingin yliopisto,<br />
Fysiikan laitos.<br />
Internet-lähteet:<br />
Anon. 2001. Luonnontieteiden <strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>aa. Oulun fysikaalisten tieteiden laitos.<br />
http://physics.oulu.<strong>fi</strong>/fysiikka/merkitys/<strong>fi</strong>loso<strong>fi</strong>a.htm<br />
DFCL-lista kevät 2001. dfcl-list@helsinki.<strong>fi</strong><br />
Rasingangas, Reijo 22.4.2001. Tieteen ja ajattelun historiaa.<br />
http://spaceweb.oulu.<strong>fi</strong>/∼reijo/historia/<br />
Säily, Markku 2001. Physics On Stage. dfcl-list @helsinki.<strong>fi</strong> (18.2.2001)