LUMA-sanomat

Miten päädyit tutkimaan juuri fysiikan kokeellisuutta?

Tuo päätyminen-sana kuvaa itse asiassa aika hyvin tätä tilannetta missä nyt olen. Alun perin minun oli tarkoitus tutkia aivan toisia aiheita, mutta erinäisten tutkijasta riippumattomien sattumusten takia aiheet oli hylättävä ja jouduimme ohjaajani kanssa miettimään uutta aihetta. Olin kuitenkin toiminut tuohon asti assistenttina opettajankoulutuspuolella ja pitänyt kokeellisen koulufysiikan kurssia aineenopettajaopiskelijoille kolme kertaa. Olin ollut kiinnostunut kokeellisuudesta jo pidemmän aikaa, ja noiden kolmen kerran aikana uudenlaisia kysymyksiä ja ajatuksia oli herännyt. Näin ollen päätimmekin ohjaajani kanssa suunnata tutkimukseni kokeellisuuteen opettajankoulutuksessa. Mielestäni tämä oli onnistunut valinta, koska aihe kiinnosti minua.

Mitkä ovat kokeellisuuden haasteisiin liittyvän tutkimusosion tärkeimmät tulokset?

Kokeellisuuden suunnitteluun ja toteutukseen liittyy tutkimuksemme mukaan neljä pääkategoriaa, joissa sekä aineenopettajiksi opiskelevilla sekä jo valmistuneilla aineenopettajilla näyttäisi olevan haasteita. Suunnitellessaan kokeellisia kokonaisuuksia molemmat ryhmät törmäsivät seuraaviin rajoitteisiin: riittämättömät fysiikan sisältötiedot, vaikeudet hallita käytettävissä olevia laitteita tai tiloja, puutteet opetuksen lähestymistavoissa ja ongelmat ryhmien yleisessä organisoinnissa opetustapahtumassa. Näillä pääkategorioilla oli toki useampia alakategorioita, mutta kyseisten neljän pääkategorian avulla voidaan hahmottaa sitä kenttää, jossa opettaja toimii järjestäessään kokeellista opetusta. Vaikka kyseiset tulokset ovatkin aika praktisia kategorisointeja, ne toisaalta luovat myös uutta teoriataustaa alan tutkimukselle.

Miten tutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää?

Aineenopettajankoulutuksessa opiskelijat tehdään tietoisiksi näistä haasteista, jolloin he pystyvät tietoisesti kehittämään itseään niiden yli pääsemiseksi. Vastaavalla tavalla täydennyskoulutuksessa opettajat saavat tietoa rajoitteista, joita heillä saattaa edelleen olla joissakin osa-alueissa. Jatkotutkimukset osoittavat vahvasti siihen suuntaan, että oppilaat huomaavat koulussa opettajan vaillinaiset osa-alueet kokeellisuuden käytössä, yleensä jonkinasteisena epäonnistuneena tai huonosti selitettynä kokeena. Epäselväksi jääneet kokeet vaikuttavat kielteisesti oppilaiden asenteisiin kokeellisuutta kohtaan. Vielä yliopistotasolla jotkut opiskelijat kuvailevat saamaansa opetusta todeten, etteivät pitäneet kokeista. Syiden takana on selkeä yhteys raportoimiimme opettajan kokeellisuuden haasteisiin.

Millaisia terveisiä haluaisit lähettää vasta valmistuneelle fysiikanopettajalle, joka miettii kokeellisuuden käyttämistä opetuksessa?

Mieti aina ennen kokeellisuuden käyttämistä, mihin suunnittelemallasi demonstraatiolla tai oppilastyöllä tähdätään. Kokeellisuudella voidaan saavuttaa monenlaisia opetuksen tavoitteita, mutta opettajan lisäksi myös oppilaiden tulee tietää millaista tietoa tavoitellaan. Muista testata kokeelliset työt hyvin, koska kokeet eivät ole ideaalisia prosesseja kuten oppikirjan esimerkit. Valmistaudu vastaamaan moniin mielenkiintoisiin kysymyksiin tuntemalla fysiikan tietorakenne riittävän hyvin myös tarkasteltavan ilmiön ulkopuolelta.

Entä opettajalle, joka kaipaisi kokeelliseen fysiikan opetukseensa jotain uutta?

Kokemuksemme mukaan useat pitkän uran tehneet opettajat ovat innostuneet esimerkiksi uudenlaisista tietokoneavusteisista mittauslaitteista pätevöittämiskoulutusten aikana. Markkinoilla on nykyään järjestelmiä, joilla voi rakentaa malleja fysiikan ilmiöistä ja tarkastella niiden sopivuutta reaaliseen aineistoon. Aineisto voi olla joko erilaisin anturein mitattua tai vaikka oppilaiden itse kuvaamaa videomateriaalia, josta videoanalyysillä tuotetaan varsinainen aineisto. Näiden järjestelmien lisäksi tarjontaa on paljon erilaisista nettipohjaisista simulaatioista hiukkasilmaisimien datoihin, mutta kuitenkaan aivan suinpäin näitä ei kannata ottaa omaan opetukseensa. Edelleenkin opetuksen tavoite on pidettävä päällimmäisenä mielessä, ja sovitettava siihen sopivimmat kokeelliset menetelmät.

Ville Nivalainen viimeistelee väitöstyötään Itä-Suomen yliopiston Joensuun kampuksella, missä on tutkittu fysiikan kokeellisuutta fysiikan opettajankoulutuksen kontekstissa jo yli kymmenen vuoden ajan.

Teksti ja kuva: Mervi Asikainen.

Näistä kysymyksistä lähdettiin liikkeelle huhtikuun 2010 LUMA-tiede- ja teknologiapäivien Aistien ruokamaailmaan! -työpajassa. Toiminnallisessa työpajassa tutustuttiin Sapere-menetelmään, joka perustuu monipuoliseen aistien käyttöön ja aistimusten ilmaisuun. Laajemmin menetelmää on käsitelty kouluissa Makukoulu-hankkeen yhteydessä.

Fysiikkaa, kemiaa, biologiaa ja maantiedettä keittiössä

Aistien ruokamaailmaan! -kerhosta voi löytää yhteyksiä moniin kouluaineisiin. Kerhonohjaaja voi halutessaan painottaa esimerkiksi ruoanlaittotaitoa ja miellyttävän ruokailuympäristön merkitystä (kotitalous), ruoan kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien vaikutuksia ruoan aistittaviin ominaisuuksiin (fysiikka ja kemia), aistien toimintaa, ihmisen synnynnäisiä ruokamieltymyksiä, kasvien viljelyä ja eläinten kasvatusta (biologia), aistimusten ilmaisemista (äidinkieli, ilmaisutaito ja kuvataide) tai vastuullista kuluttamista, ruoantuotantoa ja erilaisia ruokakulttuureita (historia, yhteiskuntaoppi ja maantiede).

Aistit tarkkoina kerhossa

Aistien ruokamaailmaan! -materiaalissa on tehtäviä 14 kerhokerralle, joiden kesto on noin 90 minuuttia. Kerhokerrat on jaettu kolmeen teemaan.

Ensimmäisessä teemassa tutustutaan vuorollaan yhden kerhokerran ajan jokaisen aistin merkitykseen ruokailutilanteissa. Porkkanaa ei esimerkiksi voi syödä äänettömästi eikä moni onnistu maistamaan hapanta sitruunaa irvistelemättä.

Toisessa teemassa tutustutaan ja arvioidaan erilaisia ruokia kaikkien aistien avulla aiemmin opittua soveltaen. Teema sisältää esimerkiksi kasvis-, hedelmä- ja vilja aiheisia kerhokertoja. Teemaan on sisällytetty myös tehtäviä, joissa tutustutaan ruoan aistittaviin ominaisuuksiin luonnontieteellisestä näkökulmasta. Lisäksi teema tarjoaa mahdollisuuksia kasvattaa lasten kuluttajatuntemusta, kuten tietoja ruoan alkuperästä, tuotannosta ja laadusta.

Kolmas teema sisältää tehtäviä, joissa harjoitellaan aistimusten ilmaisua kuvallisesti ja draaman keinoin. Materiaali sopii soveltuvin osin peruskoulun kaikille luokille, parhaiten kuitenkin peruskoulun 5. luokasta alkaen.

Aistit yhteistyössä

Työpajaan osallistujat pääsivät aistipisteissä kokeilemaan miten omat aistit toimivat ja tarkoituksena oli havaita, mitä tapahtuu, kun käytössä onkin kerrallaan vain yksi aisti tai miten muut aistit yhteistyössä saavat meitä tekemään jostakin ruuasta harhaan johtavia päätelmiä. Osallistujat saivat mukaan myös painetun suomenkielisen materiaalin. Yhden oppitunnin mittainen työpaja riitti hyvin kaikkien viiden aistin käsittelyyn. Oli mukava huomata, että tutuissa asioissa oli silti uutta opittavaa.

Kerhokeskuksen ja Makukoulun ABC -hankkeen kotisivuilta löytyvät Aistien ruokamaailmaan! -opas kerhonohjaajalle ja Sinnrikt i matvärlden! -guide för klubbledaren PDF-versioina. Opettajien ja ohjaajien tueksi on tuotettu myös suomenkielinen kalvosarja oppilaille, joka löytyy samoin hankkeen sivuilta. Kaikki materiaalit ovat maksuttomia.

Toivottavasti myös muut kuin kotitalouden opettajat löytävät oppaan oman jokapäiväisen työn tueksi!

Teksti: Merike Kesler.

Miten löysit väitöstyösi tutkimusaiheen?

Aihe oli omasta mielestäni kiinnostava ja ohjaajani suositteli aiheen tutkimista. Vuoden 2006 merkittävä reaalikoeuudistus tuki osaltaan aiheen valintaa.

Mikä sinusta oli tutkimuksesi tuloksissa keskeistä?

Keskeisenä tuloksena pidän tutkimuksessa muodostettua tehtävien luokittelurunkoa, jolla tehtävistä löytää erilaisia piirteitä. Valtaosa kemian ylioppilaskokeen tehtävistä on tuottamistehtäviä, jotka edustavat erilaisia tehtävätyyppejä sekä niiden yhdistelmiä.

Kemian ylioppilaskokeet vastaavat tavoitepohjaista opetussuunnitelmamallia ja sisältävät suhteellisen hyvin kemian opetussuunnitelman perusteissa määriteltyjä keskeisiä sisältöjä. Kemian ylioppilaskokeen tehtävät ovat kognitiiviselta tasoltaan vaativia, ja korkeamman tason kognitiivisia taitoja ja tietoja edellyttävien tehtävien osuus on suomalaisissa kokeissa erittäin korkea verrattaessa tuloksia tutkimuskirjallisuuteen.

Mikä tutkimuksessa oli yllättävää?

Kemian ylioppilaskokeen erittäin korkea kognitiivinen vaatimustaso oli osittain yllätys. Oletin etukäteen tutkimusaineiston sisältävän enemmän hyvin helppoja tehtäviä.

Miten tutkimuksen tuloksia kannattaisi hyödyntää?

Tutkimuksen tuloksia kannattaisi hyödyntää tulevien kemian ylioppilaskokeen tehtävien sekä lukion kemian opetussuunnitelman perusteiden laadinnassa.

Teksti: Veera Kallunki.

Mikä sai sinut osallistumaan tiedeleirille?

Osallistumiseni tuli aivan yllätyksenä. Koulun kirjastonhoitaja kertoi minulle yhtenä päivänä, että Suomessa järjestetään kesällä ohjelma, josta voisin olla kiinnostunut. Hän lähetti minulle linkin Millennium Youth Camp -leirin sivuille, joilta huomasin, että leirillä voisin yhdistää kaksi intohimoani eli tieteen ja matkustamisen. Mietin, etten menettäisi mitään hakiessani paikkaa, joten niin teinkin. Hakemus jakautui kahteen osaan. Syys-lokakuussa lähetin ensimmäisen osan, jossa oli yhteenveto opintosaavutuksistani ja motivaationi leirille osallistumiseen. Tämän jälkeen minut valittiin toiseen vaiheeseen, jossa minun piti tehdä projekti veden käytöstä kehittyvässä maailmassa. Projektini keskittyi maataloustekniikkaan auttamaan vedenkäyttöä köyhissä maissa. Tämä tapahtui helmikuussa. Maaliskuussa minulle ilmoitettiin valinnastani tiedeleirille. Tunsin itseni etuoikeutetuksi, sillä leirille valittiin 995 nuoresta hakijasta 30.

Mitä opit?

Vesiryhmään kuului kuusi nuorta, jotka suunnittelivat vähäisillä resursseilla toimivan vesijärjestelmän. Akateemisiin aiheisiin liittyen opin useita asioita, mutta toiset kokemukset olivat vielä tärkeämpiä. Yhtenä päivänä meillä oli tilaisuus tavata Millennium teknologiapalkinnon kolme voittajaa ja kysellä heiltä. He kaikki olivat ystävällisiä ja heillä oli aikaa puhua kanssamme, vaikka ympärillä oli useita toimittajia. Uskon, että ihmiset eivät saavuta menestystä olemalla pelkästään viisaita innovoijia vaan siihen tarvitaan myös hyvää sydäntä ja halua auttaa muita. Opin myös paljon olemalla ympäri maailmaa olevien nuorten seurassa. Yhtenä iltana pidimme kansainvälisen kulttuuritapahtuman, jossa jokainen esitteli jotakin omasta maastaan. Se oli todella hauskaa, mutta toimi myös oppimiskeinona. Esimerkiksi suomalaiset esittivät yhden osan Kalevalasta, mikä oli hyvin kiinnostavaa.

Täyttikö tiedeleiri odotuksesi?

Rehellisesti sanottuna minulla ei ollut suuria odotuksia tiedeleiristä. Halusin tutustua tiedemiehiin ja nuoriin eri puolilta maailmaa. Odotukseni olivatkin yleisellä tasolla. Viime vuosi oli minulle hyvin tiivis, sillä halusin käydä koulun loppuun hyvillä arvosanoilla ja järjestää opiskelupaikan yliopistossa, minkä vuoksi minulla ei ollut aikaa miettiä millainen tiedeleiri olisi. Aiemmin olen osallistunut useaan kesäohjelmaan (esim. viime vuonna Englannissa ja toissa vuonna Yhdysvalloissa). Tämä oli kuitenkin mukavin ja se, josta nautin eniten, mihin vaikutti se, että meitä oli leirillä vain 30 ja pystyimme tutustumaan toisiimme paremmin. Leirin ohjelma oli järjestetty hyvin ja joka hetkelle meille oli suunniteltu jotain mielenkiintoista. Leirin vetäjät tekivät parhaansa, jotta saisimme parhaan mahdollisen kokemuksen.

Miten tämä kokemus voi auttaa sinua tulevaisuudessa?

Kokemus toi nimenomaan kokemusta: uskon, ettei monilla ikäisilläni nuorilla ole ollut mahdollisuutta tutustua maailmanluokan tiedemiehiin tai ihmisiin eri puolilta maailmaa. Loppujen lopuksi ihminen tulee paremmaksi keräämällä henkilökohtaisia kokemuksia tapaamalla muita ihmisiä. Lisäksi ystävät ovat aina tärkeitä: jonain päivänä mennessäni uudelleen Suomeen tai vaikkapa Uuteen Seelantiin tunnen ihmisiä, jotka voivat auttaa minua kaikissa asioissa. Samoin olisi mukava nähdä Costa Ricassa joku tuttu leiriltä.

Auttoiko tiedeleiri sinua luomaan uusia ammatillisia kontakteja?

Tällä hetkellä en tiedä, auttoiko kurssi luomaan ammatillisia kontakteja, sillä en tiedä vielä mitä haluan tehdä opiskelujen jälkeen. Joka tapauksessa en epäile ollenkaan, että joillakin tiedeleirille osallistuneilla on hienoja ideoita ja he saavuttavat paljon elämänsä aikana. Ehkä jonain päivänä he ovat tunnettuja, ja olen ylpeä siitä, että tunnen heidät. Tämä ei kuitenkaan ollut tavoitteeni tiedeleirille osallistumiselle, ja vaikken tapaisi leirikavereitani työurani aikana, olen hyvin tyytyväinen tiedeleirille osallistumisestani. Kuten sanoin aiemmin, tiedeleiri toi esille mahdollisuuden opiskella Suomessa joskus tulevaisuudessa, mikä ei olisi tullut mieleenikään ilman leirille osallistumista.

Miltä tuntui vierailla Suomessa?

Vierailuni Suomessa oli mahtava! Pidin maasta. Ihmiset ovat rentoja ja ystävällisiä ja tunsin, että he viettivät “aitoa elämää” (“pura vida”) kuten sanomme Costa Ricassa. Esimerkiksi professori Maija Aksela, joka oli leirin pääorganisoija, pyysi osallistujia kutsumaan häntä vain Maijaksi eikä tohtori Akselaksi. Lisäksi hän söi joka päivä kanssamme ja kyseli elämästämme ja kotimaistamme. Tällaiset pienet asiat saivat minut tuntemaan, että suomalaiset ovat hyvin ystävällisiä. Tästä pidin kaikkein eniten Suomessa, mutta toki oli myös muita asioita. Tiedeleirillä meillä oli mahdollisuus vierailla suomalaisissa yliopistoissa ja yrityksissä, ja pystyin näkemään, miten kehittynyt maa Suomi on. Leirin jälkeen minulla oli mahdollisuus olla muutama päivä Helsingissä, joka on mielestäni hyvin kaunis kaupunki ja jossa ilmasto on hyvin erilainen kuin latinalaisamerikkalaisessa kaupungissa. Oli mukavaa vain juoda kahvia Strindbergillä tai Ekbergillä ja matkustaa raitiovaunulla.

Onko sinulla joitain muita kommentteja Suomeen liittyen?

Totta puhuakseni en tiedä, mitä sanoisin lisää. Pidin Suomesta, ja kokemukseni oli loistava. Itse asiassa neljän vuoden kuluttua valmistumiseni jälkeen Harvardista etsin ehkä mahdollisuuden opiskella maisterin tai tohtorin tutkinnon Suomessa, jossa koulutus on korkeatasoista, ja jolloin voisin tutustua maahan paremmin.

Oulun yliopistossa matematiikkaa, fysiikkaa, kemiaa sekä tieto- ja viestintätekniikkaa opiskelleella Kaakisella on takanaan kolmetoista vuotta opetustyötä. Kahden lapsen äiti harrastaa reippaan kävelyn lisäksi uusiin sosiaalisen median muotoihin tutustumista ja lukee erilaisiin opetusmenetelmiin liittyvää kirjallisuutta.

Ammattiopiston opettajan työn parhaat puolet ja haasteet

“Tykkään työstäni, sillä tässä näkee nopeasti käytännössä opiskelijoiden tulokset. Käytäntö ja teoria ovat erittäin lähellä toisiaan” kertoo Kaakinen. Myös koulun valinnaisten opintojaksojen suunnittelu ja toteutus on palkitsevaa. Toisaalta ammattiopiston opiskelijaryhmät ovat heterogeenisia ja erityistä tukea tarvitsevia opiskelijoita paljon. Kaakista surettaa myös lähituntien vähentäminen, sillä se vie tilaa mielenkiintoisia sisältöalueita, joista ammattiin opiskeleville olisi hyötyä.

Uusia ideoita opetussuunnitelmatyöstä, koulutuksista ja omatoimisesta opiskelusta

Ilokseen Kaakinen on päässyt useamman kerran mukaan opetussuunnitelmatyöhön. Lisäksi hän on osallistunut säännöllisesti koulutuksiin ja yrittänyt jakaa koulutusten antia kollegoillekin. Omaa osaamistaan hän on kehittänyt myös opiskelemalla itsenäisesti opetusmenetelmiä ja esimerkiksi ruotsin kieltä. Erityisenä kiinnostuksen kohteena Kaakisella on sosiaalinen media, jonka työkaluihin hän on tutustunut itsenäisesti ja ottanut sitten pienin askelin mukaan opetukseensa.

“Luen mielelläni kirjallisuutta, joka tukee opetusmenetelmiä ja tutkin erilaisia tapoja oppia. Tutkin muiden oppiaineiden opetusmenetelmiä ja mietin voisinko niistä saada jotain omaan opetukseeni. Jos jonkin asian koen onnistuvan arkielämässä tietyllä tavalla, mietin voisiko tätä hyödyntää opetuksessa. Usein arkielämästä tutut käytänteet sopivat myös luokkaan” kertoo Kaakinen.

Ideasta käytäntöön

Kaakinen kertoo opettavansa LUMA-aineita monipuolisin välinein. Hänellä on jokaisella opintojaksolla jotain uutta teknologiaa tukevaa asiaa. “Esimerkiksi graafisen laskimen avulla pyrimme mittaamaan joillakin jaksoilla pH:n tai äänenvoimakkuuden niin, että jokainen opiskelija pääsee testaamaan laitteita.” Jotkut ryhmät ovat tutustuneet Audacity-nimiseen ääniohjelmaan ja äänittäneet sitten omia kemiaan tai fysiikkaa liittyviä esitelmiä mp3-tiedostoiksi ja harjoitelleet muokkaamaan ääntä.

Yhteistyötä voidaan lisätä uuden sosiaalisen median avulla. “Google Documents -työkalulla olemme tuottaneet yhdessä ryhmätyön tilastomatematiikkaan liittyen. Näin samaan aikaan usealta koneelta on voitu muokata asiakirjaa yhdessä” kuvailee Kaakinen.

Kaakinen on löytänyt Internetin kätköistä myös sovelluksen käsitekarttojen tekoon. Bubbl.us-ohjelman avulla oppilaat voivat jakaa ennakkokäsityksensä esimerkiksi alkuaineisiin liittyen. Tämän jälkeen jäsenneltyjen keskeisten käsitteiden avulla luodaan työpaikkahakemus opettajalle oman alkuaineen asiantuntijana.

Tällä hetkellä Moodle-oppimisalustalla on menossa Ammattimatematiikan tuki -kurssi. Puolet kurssista tehdään verkko-opiskeluna ja noin puolet tehtävistä, esimerkiksi sähkön kaavioihin liittyvät laskutoimitukset, tehdään vihkoportfoliona.

Avaruussukkulat ja yllätyksellisyys motivoijina

Opiskelijoiden tasoeroista ja erityistä tukea tarvitsevien suuresta määrästä johtuen motivointi on tärkeä osa opettajan työtä Oulun seudun ammattiopistossa. “Motivoinnissa voin käyttää aamun uusinta uutista esimerkiksi avaruussukkulaan liittyen.” Täysin toisenlaisena motivointikeinona Tiina on käyttänyt japanilaisia runoja tai logiikkatehtäviä. “Yllätykset matematiikan tunnilla ovat taatusti toimiva ratkaisu”, vinkkaa Kaakinen. “Geometrian tunneilla olemme viimeksi miettineet omaa huonetta eri mittakaavoissa sekä miettineet voisiko huonekaluja asetella toisin, jotta kulkutilaa jäisi riittävästi. Ennen pääsiäistä tutustuimme sarjakuvien piirtämisen avulla vaiheittain pupun piiriin ja pinta-alaan.” Kaakinen lisää.

Teksti: Veera Kallunki.