02.11.2014 Views

gradu.pdf, 357 kB - Helsinki.fi

gradu.pdf, 357 kB - Helsinki.fi

gradu.pdf, 357 kB - Helsinki.fi

SHOW MORE
SHOW LESS

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

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

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)

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!