Mitä lämpö oikeastaan on?

Mitä lämpö on? Joissakin oppikirjoissa sanotaan, että lämpö on nimi prosessille, jossa energiaa siirtyy kappaleiden välillä lämpötilaeron vuoksi ja toiset oppikirjat taas väittävät, että lämpö on siirtyvää energiaa kahden eri lämpötilassa olevan kappaleen välillä. Kumpi lämmön määritelmä on oikein?

Lämpö on energiaa, joka esiintyy lämpöliikkeenä tai lämpösäteilynä.

Koulufysiikan kannalta oppikirjojesi mainitsemat määritelmät ovat kuitenkin paljon hyödyllisempiä, sillä lämpöä on kätevintä mitata juuri lämpötilan muutosten ja lämmönsiirtoprosessien kautta. Esimerkiksi veden tapauksessa lämpöenergian muutos voidaan mitata siten että eristettyyn vesiastiaan upotetaan sähkövastus, jonka teho kerrottuna ajalla kertoo siirtyneen lämmön määrän. Mittauksessa huomataan että tietyn vesimäärän lämmittäminen asteella sitoo aina saman määrän lämpöä (4182 joulea per kilo). Veden saavuttaessa kiehumispisteen lämpötila ei enää muutukaan, ja sähkövastuksen lämpöenergia kuluu veden olomuodon muutokseen.

Molemmat oppikirjasi määritelmät ovat periaatteessa oikeassa, ja niiden sisältökin on suhteellisen samanlainen. Olennaista on siis että lämpöä siirtyy jos kappaleiden välillä on lämpötilaero. Kumpikaan mainitsemistasi määritelmistäsi ei ole kuitenkaan kattava, koska lämpö on niin laaja käsite ja sen perusteelliseen ymmärtämiseen tarvitaan myös paljon muuta.

Toinen tärkeä lämpöön liittyvä periaate on tasapaino. Esimerkiksi Maapallo hakee koko ajan tasapainotilaa, jossa Auringosta tuleva ja Maapallolta avaruuteen haihtuva lämpö olisivat yhtäsuuret. Kasvihuoneilmiön voimistumisen takia ilmakehään sitoutuu kuitenkin enemmän lämpöä kuin avaruuteen haihtuu, ja siksi Maapallon keskilämpötila nousee.

Kannattaa muistaa että lämpö ei ole sama asia kuin lämpöliike. Lämpöliike selittää esimerkiksi lämpölaajenemisen. Lämpöliike ilmenee kaoottisen värinänä tai kaasun tapauksessa hiukkasten nopeusjakaumana. Jos kappale voitaisiin jäähdyttää absoluuttiseen nollapisteeseen sen lämpöliike lakkaisi kokonaan.

Muita hyviä lämpöön liittyviä kysymyksiä ovat: Miksi metallinen löylykauha tuntuu lämpimämmältä kuin puinen? Miksi palomiehillä on niin paljon vaatteita päällä? Mihin lämpökameran toiminta perustuu? Miten määrittää avaruuden lämpötila? Miksi ihminen hikoilee?

Miikka de Vocht, tohtorikoulutettava
Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto

Erilaiset elektroniaffiniteetit

Minkä takia elektroniaffiniteetti on toisilla atomeilla positiivinen (esim. Mg +14) ja toisilla negatiivinen (esim. Cl −349)? Ionisaatioenergia kun on aina positiivinen, vaikka tilanne on melkein sama, mutta päinvastainen.

Määritellään aluksi lyhyesti kysymyksessä esiintyvät käsitteet:

Ionisaatioenergiaksi kutsutaan energiamäärää, joka tarvitaan irrottamaan neutraalin atomin uloin (eli korkeimmalla energiatilalla oleva) elektroni. Koska neutraalin perustilallaan olevan atomin elektronikonfiguraatio vastaa energian minimiä, on systeemiin tuotava energiaa elektronin irrottamiseksi ja siten ionisaatioenergia on aina positiivinen.

Voidaan sanoa, että ionisaatioenergia mittaa neutraalin atomin vastusta elektronin menettämiselle. Jaksollisessa järjestelmässä ionisaatioenergiat kasvavat siirryttäessä riveillä vasemmalta oikealle ja sarakkeessa alhaalta yläspäin.

Pienimmät ionisaatioenergiat ovat alkalimetalleilla, jotka helposti luopuvat yksinäisestä valenssielektronistaan.

Elektroniaffiniteetti on energiamäärä, joka vapautuu, kun neutraali atomi vastaanottaa elektronin ja muodostaa negatiivisesti varatun ionin. Jaksollisessa järjestelmässä elektroniaffiniteetti kasvaa siirryttäessä riveillä vasemmalta oikealle ja sarakkeessa ylhäältä alaspäin.

Tyypillisiä esimerkkejä suuren elektroniaffiniteetin alkuaineista ovat halogeenit, jotka yhden elektronin vastaanottamalla saavuttavat energeettisesti edullisen jalokaasuja vastaavan elektronikonfiguraation. Koska energiaa tässä prosessissa yleensä vapautuu, on elektroniaffiniteetti yleensä negatiivinen.

Nyt voimme siirtyä varsinaiseen kysymykseen, eli miksi elektroniaffiniteetin etumerkki joskus muuttuu? Positiivinen elektroniaffiniteetti tarkoittaa sitä, että negatiivisen ionin muodostaminen ei ole atomille energeettisesti edullista, eikä näin ollen vapauta vaan vaatii energiaa.

Eräillä aineilla, kuten heliumilla, berylliumilla, typellä ja kysymyksessä mainitulla magnesiumilla perustilaa vastaava elektronikonfiguraatio on poikkeuksellisen stabiili, eikä uuden elektronin vastaanottamisesta ole energeettistä hyötyä, vaan negatiivisen ionin muodostaminen vaatii energiaa ja aineiden elektroniaffiniteetti on etumerkiltään positiivinen.

Vaikka positiivisen ja negatiivisen ionin muodostuminen ovat varauksen siirtymisen kannalta toisilleen käänteisiä prosesseja, ne eivät atomien energetiikan kannalta sitä yleensä ole. Tämän näkee jo siitäkin, että elektroniaffiniteetit ovat tyypillisesti itseisarvoltaan pienempiä kuin ionisaatioenergiat. Tämän seurauksena ruokasuolan (NaCl) muodostumisessa elektronin irrottaminen natriumista vaatii enemmän energiaa kuin kloori antaa elektronin vastaanottaessaan.

Miten NaCl molekyylin ionisidos sitten muodostuu? Puuttuvan energian antaa varattujen Na+ ja Cl -ionien välinen sähköinen vuorovaikutus.

Kimmo Tuominen, yliopistonlehtori
Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto

Kokkolan LUMA-viikolla toiminnallista ohjelmointia ja kivaa kemiaa

Kokkolan LUMA-viikolla opettajat tutustuivat 3D-tulostukseen ja Arduino-ohjelmointiin, koululaiset puolestaan kemiaan.

Arduino täydennyskoulutus

Keski-Pohjanmaan LUMA-keskus järjesti opettajille täydennyskoulutuskurssin, jolla tutustuttiin laiteohjelmoinnin maailmaan.

Ohjelmointi toteutettiin suurelle yleisölle ehkä vähemmän tunnetussa Arduino-ympäristössä. ”Arduino-ympäristö avaa interaktiivisten laitteiden ilot kaikille. Se tuo valtavat mahdollisuudet toiminnalliseen ohjelmointiin”, kurssin vetäjä Erkko Saviaro toteaa.

Kurssille osallistui 15 opettajaa niin perusopetuksen kuin ammatillisen koulutuksen parista Keski- ja Pohjois-Pohjanmaalta. Kurssi toteutettiin kahtena iltana, joten se mahdollisti osallistumisen työpäivän jälkeen. Kurssi oli opetushallituksen rahoittamaa opettajien täydennyskoulutusta ja siten osallistujille maksuton.

Kurssin vetäjänä toimi Lucina Hagmanin koulun opettaja Erkko Saviaro, jolla on pitkä kokemus niin 3D-tulostuksesta kuin ohjelmoinnista eri ympäristöissä.

Koulutuksen antia on helppo hyödyntää omassa työssään. Sen antia voi soveltaa mm. teknologiakasvatuksessa, tietotekniikan opetuksessa ja fysiikan mittauksissa. Tämä näkyikin osallistujien taustoissa, mukana oli niin matemaattisten ja tietoteknisten aineiden opettajia kuin media-alan ja teknisen työn opettajia.

”Kaikki koulutukseen liittyvät ohjelmat ovat ilmaisia, avoimen lähdekoodin lisenssillä vapaasti käytettävissä ja kenen tahansa ladattavissa. Ohjelmat toimivat kaikissa käyttöjärjestelmissä. Kaikki laitteet ovat myös edullisia ja vapaasti saatavilla”, Saviaro lisää.

Kemian tehtävärastit koululaisille

Keski-Pohjanmaan ammattiopisto järjesti paikallisille ala- ja yläkoululaisille toiminnallisia kemian alan tehtävärasteja prosessi- ja kemianlaboratorioissaan.

Ammattiopiston opiskelijat yhdessä opettajineen ohjasivat touhukkaita koululaisia tehtävärasteilla, joissa selvitettiin mm. Kokkolan veden kovuutta ja kuinka paljon asetyylisalisyylihappoa aspiriini sisältää. Oppilaat pääsivät myös mikroskopoimaan; mm. tunnistamaan suola- ja sokerikiteitä mikroskoopilla.

Ammattiopiston opiskelijoille ohjaaminen oli piristävää vaihtelua omiin opintoihin ja he olivatkin innolla mukana, vaikka alkuun ehkä vähän uudenlaista asemaansa jännittivätkin.

Suosikkitehtäviä olivat hajujen ja perusmakujen tunnistaminen. Makujen tunnistaminen oli erityistä, sillä yleensähän laboratoriossa ei pistetä mitään suuhun! Tehtävä koetteli myös rohkeutta, moneen otteeseen kuultiin: ”Yäk, tää ei maistu hyvälle!” Kyseessä oli siis karvas maku. Onneksi vieressä oli kuppi, johon näytteet sai sylkäistä.

Tunti laboratoriossa meni nopeaan eivätkä oppilaat olisi millään malttaneet lähteä pois tunnin päätyttyä. Oli upeaa seurata lasten luontaista uteliaisuutta ja aitoa iloa toiminnallisten tehtävien parissa!

Tutustu mm. Keski-Pohjanmaan LUMA-keskuksen Kemiankerhon materiaaleihin.

Teksti: Tiina Ylä-Kero.

Ohjelmointia Arduino-ympäristössä – kokemuksia Espoon lukioiden ja LUMA-keskus Aallon yhteistyökurssilta

Espoon lukioiden ja LUMA-keskus Aallon järjestämä Elektroniikka ja ohjelmointi -kurssi tarjosi lukiolaisille maistiaisia ja käytännön harjoitusta teknologian ja ohjelmoinnin soveltamisesta voimakkaassa nosteessa olevalla terveysalalla.

Aalto-yliopiston Lumarts-laboratorioissa alkoi toisen kerran Elektroniikka ja ohjelmointi -kurssi. Tällä kertaa oppilaita on osallistunut aikaisempaa enemmän ja useasta eri Espoon lukiosta. Edustettuina olivat esimerkiksi Kuninkaantien, Viherlaakson, Espoonlahden, Etelä-Tapiolan, Pohjois-Tapiolan ja Haukilahden lukiot.

Tutustumista Start up-toimintaan ja yrittäjäkasvatusta

Tänä vuonna teemana on terveysala, ja oppilaat pääsevät vierailemaan sen alan yrityksiin, esimerkiksi Beddit-yritykseen, jonka kehittämän mobiilisovelluksen avulla käyttäjä voi analysoida yöunensa laatua.

Etelä-Tapiolan lukion opiskelija Katariina Kaartisen mukaan vierailu oli mielenkiintoinen ja yrittäminen alkoi kiinnostaa hieman enemmän kuin aiemmin. Myös Bedditin konsepti vaikuttaa hänen mielestään hyvältä, ja vierailulla heräsi paljon ideoita, miten itse voisi vastaavaa tuotetta kehittää tai muovata kuluttajille sopivaksi tuotteeksi.

Antti Ylimutka esittelee lukiolaisille yöunen laadun seurantaan tarkoitettua Beddit-tuotetta ja sen kehitystyötä.

Espoon lukiot ja Aalto yliopisto yhteistyössä

Elektroniikka ja ohjelmointi -kurssin harjoitustöissä päästään muun muassa määrittämään veren happipitoisuus ja hyödyntämään LUMA-keskus Aallon mittauslaitteistoja. Lumarts-laboratorio mahdollistaa sellaisten töiden tekemisen, jotka eivät olisi lukio-olosuhteissa muuten mahdollisia.

Pohjois-Tapiolan lukiosta kurssille osallistunut Olavi Korhonen kertoo innostuneensa kurssista, koska on kiinnostunut tietokoneista ja ohjelmoinnista. Hän sanoo osallistuneensa aiemmin Olarin lukion Java-ohjelmoinnin kurssille. Myös Viherlaakson lukion Anni Lehtinen sanoo tulleensa ohjelmoinnin takia: “Tulin kurssille oppimaan koodaamista ja virtapiirien tekemistä.”

Lukiolaiset tutustuvat apulaisprofessori Perttu Hämäläisen johdolla Aalto-yliopiston Mediatekniikan laitoksen tietokonepelien tutkimusryhmän laboratorioon.

Aalto-yliopiston Sähkötekniikan korkeakoulun projektipäällikkö, LUMA-keskus Aallon koordinaattori Pirjo Putila arvelee kurssin suosion johtuvan viime kerrasta saadun palautteen huomioon ottamisesta. Kurssilla on tällä kertaa entistä enemmän Arduino-ohjelmointia, jonka on huomattu kiinnostavan oppilaita. Arduino-ympäristössä erilaisista komponenteista koostuvan virtapiirin toimintaa ohjataan mikrokontrollerilla, jonka ohjelmointikieli on läheistä sukua Java- ja C-ohjelmointikielille.

Putila uskoo kurssin olevan hyödyksi myös jatko-opinnoissa. Kurssilla opitaan Arduinolla ohjelmoinnin alkeita, mistä on hyötyä muun muassa aloittaessa opinnot Aalto-yliopistossa. Kurssi tukee myös lukion fysiikkaa soveltamalla aiemmin opittuja tietoja kurssitöissä.

Kurssi järjestetään kaksi kertaa viikossa kunakin kertana iltapäivällä kahden tunnin mittaisena. Omalle ajalle jää kirjoitettavaksi ajatuksia vierailuista ja niistä oppimisesta. LUMA-keskus Aalto järjestää lukiolaisille myös niin sanottuja kärkikursseja, kuten Avaruus ja satelliitit- sekä Mikro- ja nanotekniikka -kurssin.

Kaikille Espoon lukiolaisille avoinna oleva kurssi tarjoaa mahdollisuuden tutustua ohjelmointiin ja elektroniikkaan ilman aikaisempaa kokemusta. Samalla kurssi luo silmäyksen mahdollisuuden yliopistomaailmaan. Kurssin ohjaavina opettajina toimivat yhteistyössä Matti Heikkinen Pohjois-Tapiolan lukiosta ja Kyösti Blinnikka Olarin lukiosta.

LUMA-keskus Aalto on osa LUMA-keskus Suomea.

Elektroniikka ja ohjelmointi -kurssi järjestettiin osana LUMA-keskus Suomen Työlämä tutuksi-hankekokonaisuutta.

Teksti: Antti Hurri 13D, Pohjois-Tapiolan lukio.
Kuvat: Matti Heikkinen.

Paineen vaikutus metallien sulamispisteisiin

Vaikuttaako paineen muutos metallien sulamispisteeseen kuinka paljon vai ei ollenkaan?

Kyllä paineella on vaikutusta monen metallin kohdalla. Esimerkiksi alumiinin, kuparin ja nikkelin sulaminen vaatii korkeassa paineessa huomattavasti korkeamman lämpötilan kuin alhaisessa paineessa. Sen sijaan esimerkiksi volframilla, tantaalilla ja molybdeenillä paineen merkitys on vähäisempi. Lisätietoa paineen vaikutuksesta mm. raudan sulamispisteeseen.

Pentti Hölttä, vanhempi tutkija
Geologian tutkimuskeskus

Uudet Jippo-virtuaalikerhot tuovat tiedekerhot kaikkien perheiden ulottuville

Valtakunnallisilla LUMA-päivillä 5.11.2014 lanseeratut LUMA-keskus Suomen Jippo-virtuaalikerhot tarjoavat 3‒10-vuotiaille suomenkielisille lapsille ympäri Suomen – ja ulkomaillakin mahdollisuuden osallistua tiede- ja teknologiakerhoihin.

Virtuaaliset Jippo-virtuaalikerhot ovat laajennus suositulle lasten Jippo-verkkolehdelle. Kerhoilla innostetaan lapsia matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian pariin sekä tarjotaan positiivisia tunne-elämyksiä. Virtuaalikerhot mahdollistavat ainutlaatuisella tavalla pitkäjänteisen harrastamisen matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian parissa.

“Verkossa tapahtuvalla kerhotoiminnalla haluamme tarjota mahdollisuuden luonnontieteiden, matematiikan ja teknologian harrastamiseen myös niille lapsille, jotka eivät pääse osallistumaan live-kerhoihin mahdollisesti maantieteellisen sijainnin, vanhempien aikataulujen tai kerhopaikkojen nopean täyttymisen vuoksi”, sanoo Jippo-kerhokonseptin kehittäjä, tutkija Jenni Vartiainen Helsingin yliopiston LUMA-keskuksesta.

Ensimmäinen Jippo-virtuaalikerhokokonaisuus alkaa helmikuussa 2015. Jatkossa Jippo-virtuaalikerhoja järjestetään keväisin kaksi kappaletta ja syksyisin kaksi kappaletta. Kerhot ovat osallistujille täysin maksuttomia ja ne on suunnattu kahdelle ikäryhmälle: 3-6- ja 7-10-vuotiaille. Yksi kerhokokonaisuus kestää kuusi viikkoa. Virtuaalikerhoihin voidaan ottaa mukaan kaikki halukkaat. Kerhojen väleissä kaikki vanhat kerhovideot ovat katsottavissa.

Kerhon aikana osallistujille julkaistaan verkkosivustolla kerran viikossa n. 2-5 min mittainen ohjausvideo, jonka sisältö koostuu alkumotivoinnista, työskentelyn ohjeistuksesta, jossa ohjaaja näyttää tarvittavat toimet, sekä loppukoonnista.

Videon katseltuaan lapset toteuttavat aktiviteetin kotonaan, mielellään aikuisen avustuksella. Videoissa on kiinnitetty erityisesti huomiota lasten ikätasoon. Videoiden esiintyjän puvustus ja lavastus on suunniteltu lasten kiinnostusta tukevaksi. Käsikirjoituksessa painottuvat teemat ja ilmiöt, jotka lapsi kohtaa jokapäiväisessä elämässään.

“Pienet lapset oppivat osallistavan toiminnan kautta. Ohjaajan tai opettajan tulee luoda oppimisympäristö, jossa lapsi motivoinnin ja tuen myötä uskaltaa itse lähteä testaamaan ja kokeilemaan. Ohjaajan rooli on toimia käynnistäjänä, joka kuitenkin osaa väistyä taustalle lapsen omien ajatusten noustessa. Sen lisäksi, että virtuaalikerhot kannustavat lapsia nimenomaan omien tutkimuksien tekemiseen ja niiden laajentamiseen, ne myös kannustavat apsia osallistumaan tulevien kerhoteemojen suunnitteluun”, Vartiainen kertoo.

Merkittävin ero Jippo-virtuaalikerhoissa verrattuna perinteisiin video-ohjeistuksiin on, että lapset saavat itse lähettää joko valokuvia tai videopätkiä tutkimuksistaan, jotka julkaistaan ohjevideon yhteydessä. Lapsi saa itse määrittää raportin tason: pienimmät saattavat haluta valokuvata vain lopputuotoksen, kun taas isompi lapsi ehkä haluaa esittää tutkimuksensa käsikirjoitetumpana videopätkänä.

Videot ja kuvat on erittäin yksinkertaista lähettää kerhon ylläpitäjälle vaikka suoraan mobiililaitteesta. Lasten kuvaamat videot ja valokuvat julkaistaan kerhosivulla, jolloin lapset pääsevät näkemään muiden tutkimuksien kulkua ja tuloksia.

Ainutlaatuinen toimintamalli takaa, että lapsilla on maantieteellisestä sijainnista tai perheen aikatauluista riippumatta mahdollisuus osallistua laadukkaaseen matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian harrastustoimintaan.

Virtuaalikerhomalli sitouttaa myös vanhempia lasten harrastukseen ja antaa konkreettisia malleja, kuinka tiede- ja teknologiakasvatusta voi harjoittaa myös kotona. Virtuaalikerhot soveltuvat mainiosti myös päiväkotien, esiopetuksen sekä koulujen opetuksen tueksi.

Kerhojen sisällöt tukevat lasten taipumusta esittää kysymyksiä ja ihmetellä. Kerhoissa opitaan tutkimisen taitoja: havainnointia, tulkintaa ja johtopäätösten tekemistä, tutkimista ja raportointia. Tutkimuksissa kehittyvät lapsen ajattelun taidot kuten myös käden taidot. Sisällöt painottuvat lasten arjessa havaitsemiin ilmiöihin. Kerhojen käynnistyttyä myös lapset saavat ehdottaa teemoja tuleville kerhokokonaisuuksille.

Lapsille pyritään tarjoamaan kannustavia kokemuksia sekä positiivisia tunteita matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian saralla. Myönteiset kokemukset vaikuttavat lapsen valintoihin pitkälle elämässä.

Tässä ovat vuoden 2014 palkitut LUMA-toimijat

Valtakunnallisilla LUMA-päivillä 5.11.2014 palkittiin kannustusstipendeillä kymmenen ansioitunutta LUMA-toimijaa, jotka ovat toimineet LUMA-aineiden opetuksen kehittämisessä tai popularisoinnissa aktiivisesti ja esimerkillisesti. Heidät valittiin yleisön lukuisten ehdotusten perusteella.

Outi Airaksinen
Rantakylän yhtenäiskoulu, Mikkeli

Opettaja Outi Airaksinen tunnetaan esimerkillisestä ja innostavasta toiminnastaan yläkoulun biologian, maantiedon ja terveystiedon opettajana. Airaksinen on motivoiva opettaja, joka aktiivisesti kehittää toimintaa koko omassa koulussaan. Hän ottaa työssään huomioon oppimisen ja oppimisympäristön kaikki tasot pienimmästä suurimpaan ja hyödyntää monipuolisia opetusmenetelmiä sekä yhteistyötä alueen järjestöjen ja muiden toimijoiden kanssa. Hän innostaa ja motivoi oppilaitaan tarkkailemaan ja tutkimaan lähiympäristön tilaa, ilmiöitä ja eliöitä monipuolisesti sekä löytämään vastauksia omasta elämästään. Kestävä kehitys on lähellä hänen sydäntään, ja hän organisoi erilaisia kierrätykseen ja energiatehokkuuteen liittyviä projekteja koulussa yhteistyössä koulun ympäristötiimin sekä lähiseudun yhteistyötahojen, kuten jätehuoltoyhtiön kanssa. Airaksinen kiinnittää erityistä huomiota oppilaiden väliseen vuorovaikutukseen, positiiviseen ryhmähenkeen ja kiusaamisen ehkäisemiseen. Hän osallistuttaa oppilaita huolehtiman koulun tilojen viihtyisyydestä. Omaa ammattitaitoaan Airaksinen pitää yllä kouluttautumalla säännöllisesti ja monipuolisesti. Hän on osallistunut myös kansainvälisiin koulutuksiin ja opettajavaihtoon sekä ollut mukana Comenius- ja eTwinning-hankkeissa.

Maija Flinkman
Olarin koulu ja lukio, Espoo

Matematiikka ja luonnontiede -erityistehtävästään tunnetun Olarin koulun ja lukion apulaisrehtori, lehtori Maija Flinkman on niin paikallisesti kuin valtakunnallisestikin aktiivinen ja innovatiivinen biotieteiden ja science-opetuksen kehittäjä ja puolestapuhuja. Hän on aikaansa säästämättä ollut käynnistämässä ja kehittämässä Aalto-yliopiston LUMA-toimintaa vastaten erityisesti luonnontieteitä yhdistävistä kärkikursseista. Hän on myös ideoinut Espoon lukioiden yhteistarjottimella olevien laborointikurssien järjestämistä keskuksen LUMARTS-laboratoriossa. Hän on korvaamattomalla panoksella ideoinut ja suunnitellut laboratorion konseptia, varustelua ja toimintamallia, ja on edelleenkin kantava voima laboratorion toiminnassa. Hän on myös aktiivisesti markkinoinut näitä toimintamalleja eri kouluille ja lukioille. Lisäksi Flinkman on toiminut pitkään opettajien täydennyskouluttajana ja opetusmateriaalien tekijänä. Hän on antanut koko sydämensä opiskelijoilleen ja LUMA-toiminnalle.

Pirjo Hellemaa
Helsingin yliopiston maantieteen laitos ja opettajankoulutuslaitos, Helsinki

Lehtori Pirjo Hellemaa on hiljaisesti ja pyyteettömästi edistänyt maantieteen opetusta Suomessa vuosikymmenten ajan. Hänen työnsä maantieteen alan järjestöissä ja opettajankoulutuksessa on ollut äärimmäisen tärkeää ja vaikuttavaa. Hän toimi pitkään myös ylioppilastutkintolautakunnassa maantieteen jaoksen jäsenenä ja oli sitä kautta kehittämässä suomalaista maantieteen opetusta. Helsingin yliopiston LUMA-keskukseen kuuluva maantieteen opetuksen keskus GeOPIste yliopiston geotieteiden ja maantieteen laitoksella on myös suureksi osaksi hänen aikaansaannoksensa. GeOPIste on järjestänyt pian kymmenen vuoden ajan LUMA-hengessä lukuisia lasten maantiedeleirejä, lainannut opettajille materiaaleja ja välineitä sekä kouluttanut niin opiskelijoita kuin opettajiakin.

Rita Keskitalo
Perniön yhteiskoulu, Salo

Biologian ja maantiedon opettaja ja oppikirjailija Rita Keskitalo kehittää innovatiivisesti omaa opettamistaan ja jakaa siitä kokemuksiaan auliisti myös muille. Hän bloggaa aktiivisesti ja jakaa siellä oppisisältöjä, tehtäviä, työohjeita, oppimisen menetelmiä ja myös oppilaiden tuotoksia esimerkiksi muille. Hän hyödyntää tieto- ja viestintätekniikkaa opetuksessaan ja omassa elinikäisessä oppimisessaan aktiivisesti ja monipuolisesti. Hän osallistuu tarmokkaasti myös oppimateriaalien tuotantoon.

Marjaana Myllylä
Riihenmäen koulu, Mäntsälä

Biologian ja maantiedon opettaja Marjaana Myllylä on tehnyt ansiokasta ja tulevaisuuteen suuntavaa työtä nanotieteiden edistämiseksi kouluopetuksessa. Hän on mm. järjestänyt yläkouluikäisille oppilailleen Muuramessa innostavan NanoScience-kerhon, joka on niittänyt mainetta kansainvälisestikin. Myllylä tunnetaan aktiivisena ja idearikkaana opettajana, jolla on taito saada oppilaansa innostumaan.

Pekka Peura
Martinlaakson lukio, Vantaa

Lehtori Pekka Peura on opettanut fysiikkaa ja matematiikkaa vuodesta 2007. Perinteisestä opetuksesta saamiensa kokemusten pohjalta hän on kehittänyt matematiikan opiskeluun yksilöllisen oppimisen mallin, jossa yhdistellään innovatiivisesti aiemmin maailmalla kehitettyjä, tutkimuksissa oppimista tukeviksi todettuja lähestymistapoja, kuten mastery learning ja flipped learning. Peuran oppijalähtöinen malli on levinnyt useisiin lukioihin ja perusopetuksessakin eri puolille Suomea, myös muiden oppiaineiden opiskeluun. Peura on myös osallistunut aktiivisesti avointen oppikirjojen ja muiden oppimateriaalien tuotantoon.

Margetta Sarkkinen
Keski-Pohjanmaan LUMA-keskus, Kokkola

Luokanopettaja emerita Margetta Sarkkinen on tehnyt merkittävää uudistustyötä koko oman opettajauransa ajan ja levittänyt jo hyvin pitkään LUMA-ilosanomaa. Hänen ansiolistansa on ajallisesti mittava ja hyvin laaja-alainen. Hän on ollut aktiivinen ja innovatiivinen toimija TUKEMIA-hankkeessa, jonka pohjalta hän oli aktiivisesti rakentamassa myös Keski-Pohjanmaan LUMA-keskusta vuonna 2012. Hän on ollut palava sielu opetusalan, elinkeinoelämän ja muun ympäröivän yhteiskunnan LUMA-toimijoiden verkoston luomisessa Keski-Pohjanmaalle. Hänen laajat henkilökohtaiset verkostonsa ovat olleet tärkeässä roolissa tässä toiminnassa. Sarkkinen tunnetaan innostavana ja pedagogisesti pätevänä keskuksen TEKNOKAS–kemianluokassa vierailevien esi- ja alakoulujen oppilasryhmien vierailuohjelmien kehittäjänä ja ohjaajana. Hän on alueellisen kemian kerhotoiminnan ideoija ja tukija, ja on ollut kokoamassa ja ideoimassa sen tueksi laadittua kerho-opasta. Lisäksi hän on ollut tärkeässä roolissa Ilmiöitä ja ihmeaineita -kerhonohjaajien koulutuksen käynnistämisessä Keski-Pohjanmaalla. Hän on innostava, motivoiva ja uutta kehittävä luokanopettajien ja luokanopettajiksi opiskelevien fyke-kouluttaja.

Liisa Tenhunen-Ruotsalainen
Taloudellinen tiedotustoimisto TAT ry, Helsinki

Johtaja Liisa Tenhunen-Ruotsalainen on edistänyt pitkään LUMA-aineiden opetusta sekä opinto-ohjausta ja oppilaiden osallistamista etenkin LUMA-aineiden näkökulmasta. Hän kuului Valtakunnallisen LUMA-keskuksen alkuperäiseen johtoryhmään vuosina 2003–2009. Sittemmin hän on ollut aktiivisena ideoijana mukana Kansallisessa LUMA-neuvottelukunnassa vuodesta 2010 sekä Tampereen LUMATE-keskuksen johtoryhmässä vuodesta 2011. Tenhunen-Ruotsalainen tunnetaan rohkeana uudistajana, joka ideoi ja kehittää jatkuvasti erityisesti yrittäjyyskasvatusta ja LUMA-aineiden opetusta tukevia toimintamalleja. Hänen innovaatioihinsa kuuluu mm. virtuaalisen Tiede-TET:n konseptin kehittely. Hänen päämääränään on lisätä LUMA-aineiden opettajankoulutuksen ja työelämän yhteistyötä. Hän on ollut mukana toteuttamassa ensimmäistä Matematiikka ja luonnontieteet yhteiskunnassa -kurssia Helsingin yliopiston aineenopettajaopiskelijoille.

Lasse Vanhanen
Helsingin yliopiston Viikin normaalikoulu, Helsinki

Lehtori emeritus Lasse Vanhanen työskenteli Viikin normaalikoulussa ja sen edeltäjissä kaikkiaan lähes 40 vuotta opettaen fysiikkaa ja kemiaa perusopetuksessa ja lukiossa sekä ohjaten opetusharjoittelijoita. Hän on osallistunut aktiivisesti fysiikan, kemian ja matematiikan aineenopettajien koulutusta kehittävän ainelaitosten, opettajankoulutuslaitoksen ja harjoittelukoulujen yhteisen kolmikantaryhmän työskentelyyn. Vanhanen kuului Valtakunnallisen LUMA-keskuksen alkuperäiseen johtoryhmään vuosina 2003–2009. Hän on osallistunut erittäin aktiivisesti LUMA-toimintaan ja tapahtumiin, myös järjestäjänä. Etenkin fysiikan arkipäiväistäminen ja sitä kautta oppilaiden ja opiskelijoiden innostaminen, esimerkiksi jääkiekon fysiikan kontekstissa, on ollut hänen sydäntään lähellä.

Työryhmä Ville Nivalainen ja Vesa Tenhunen
Itä-Suomen yliopiston LUMA-keskus, Joensuu

Koordinaattorit Ville Nivalainen (kuvassa) ja Vesa Tenhunen ovat olleet keskeisessä roolissa ja antaneet merkittävän panoksen koko itäistä Suomea palvelevan Itä-Suomen yliopiston LUMA-keskuksen perustamiselle vuosina 2011–2013. Ville Nivalainen vastasi mm. LUMA-laboratorion rakentamis- ja varustamisprojektista. Samoin hän järjesti lukuisan määrän koulutuksia paikallisille opettajille, joissa laboratorion sisältämiä oppimisympäristöjä otettiin käyttöön ja perehdyttiin niiden tarjoamiin mahdollisuuksiin. Vesa Tenhunen vastasi laboratorion tietotekniikkaan ja erityisesti robotiikkaan liittyvistä hankinnoista. Lisäksi oli keskeisessä roolissa uudenlaisten Tiede- ja työelämäpäivien suunnittelussa ja organisoinnissa. Kyseisten päivien käytännön organisointi vaati kontaktien luomista paikallisiin yrityksiin, kouluihin ja yliopiston sisällä toimiviin tahoihin. Tiede- ja työelämäpäivät ovat vakiintuneet osaksi Itä-Suomen yliopiston LUMA-keskuksen toimintaa ja ne ovat saaneet erittäin hyvää palautetta kaikilta toimintaan osallistuneilta tahoilta.

Kuvat: Maija Pollari.

Hankekavalkadi esittäytyy LUMA-päivillä

Valtakunnalliset LUMA-päivät kokoavat tänään LUMA-aiheiden opettajia, eri yliopistojen LUMA-keskusten väkeä sekä opetushallinnon, opettajajärjestöjen ja elinkeinoelämän edustajia Vantaalle keskustelemaan yhteisten LUMA-hankkeiden tuloksista ja toteutuksesta. Esittelyssä ovat mm. Tiede- ja teknologia tutuksi! ja Työelämä tutuksi! -kehittämishankkeiden kuulumiset. Lisätietoa on luvassa myös syyskuun alussa käynnistyneen LUMA SUOMI -ohjelman eri osista ja käytännön toteutuksesta.

LUMA SUOMI: Matematiikan puiteohjelma

Matematiikan puiteohjelma tavoittelee oppilaiden innostuksen ja matematiikkamotivaation lisäämistä tuomalla kouluihin oppilaskeskeisiä opetusmenetelmiä, jotka antavat tilaa oppilaan matemaattisen luovuuden herättämiselle. Myös toiminnallisuus nostetaan entistä tärkeämpää rooliin erityisesti esi- ja alakouluopetuksessa.

Matematiikan opettajia puolestaan rohkaistaan avointen ja laajempien ongelmien käyttämiseen opetuksessa ja joustavien lähestymistapojen opettamiseen esimerkiksi yhtälönratkaisussa. Joustava ja luova ajattelu ovat esillä yläkoulupainotteisissa hankkeissa, joissa panostetaan myös matematiikan yhteiskunnallisen merkitykseen.

”Matematiikan yhteiskunnallista merkitystä tuodaan esiin erityisesti teknologiakasvatuksen puiteohjelman yhteydessä. Uusissa, 2016 voimaan tulevissa, OPS:n perusteissa ohjelmoinnilla on iso rooli, ja se on sijoitettu matematiikan yhteyteen. Osana matematiikan puiteohjelmaa on myös tarkoitus suunnitella ohjelmoinnin opetuksen tueksi työkaluja, joiden avulla ohjelmointia voi käyttää nimenomaan matemaattisen ajattelun kehittäjänä”, kirjoittaa matematiikan puiteohjelman vetäjä, professori Peter Hästö Oulun yliopistosta.

LUMA SUOMI: Luonnontieteiden puiteohjelma

Luonnontieteiden puiteohjelmaa vetävä apulaisprofessori Pekka Hirvonen Itä-Suomen yliopistosta haluaa nostaa esille uusissa perusopetuksen opetussuunnitelmien perusteissa korostuvia teemoja kuten oppilaan roolia aktiivisena toimijana, oppimisen iloa ja luovuutta, eheyttävää opetusta ja uudenlaisia oppimisympäristöjä.

Hirvosen mukaan LUMA SUOMI –hankkeen luonnontieteiden puiteohjelma kattaa hyvin monia uuden OPSin aiheita ja sitä kautta tukee opettajien ja koulujen paikallista OPS-työtä.

”Näkisin, että näissä hankkeissa pystymme palvelemaan koulutasolla opettajia OPSin uusien teemojen ottamisessa osaksi opetusta. OPSIssa yksi iso uusi asia on laaja-alaisuus, joka on ennennäkemättömässä mittakaavassa mukana tässä uudistuksessa.”

Toinen tärkeä teema ovat uudenlaiset oppimisympäristöt. ”LUMA-toiminnan perusperiaatteisin on pitkään kuulunut oppimisympäristön käsitteen laajentaminen”, Hirvonen toteaa.

”Oppimisympäristöjen laajentaminen on yksi asia, johon luonnontieteiden puiteohjelmaan otettujen hankkeiden valinnalla on pyritty. Tavoitteena on nostaa mielenkiintoa LUMA-aineita kohtaan mm. kokeilemalla rajoja ja selvittämällä käytännön tasolla millä tavoin oppimisympäristökäsitettä voisi laajentaa ja katsoa eri näkökulmista.”

Hirvonen uskoo, että uusilla oppimisympäristöillä ja opetuksen konkretisoinnilla on suuri merkitys siinä miten opiskelijat hakeutuvat näiden aineiden pariin jatkossa. Hän toivoo sekä oppilaiden, opettajien että tutkijoiden saavan paljon irti yhteisistä projekteista.

”Opettajat tarvitsevat tiettyjä taitoja koulun ulkopuolisten ympäristöjen hyödyntämiseen. Vaatii kohteen tuntemusta, vuorovaikutusta ja asiapitoista tietämystä, jotta ryhmän kiinnostus voidaan herättää etukäteen ja oppilailla on tilaisuus miettiä yhdessä opettajan kanssa mitä esimeriksi yritysvierailusta voidaan parhaimmillaan saada irti.”

Yhteistyö hankkeiden parissa on lähtenyt liikkeelle positiivisesti: Hirvonen kertoo, että kouluilta on tullut paljon yhteydenottoa ja opettajilla on kova halu lähteä mukaan.

”OPS-uudistus osaltaan varmaan inspiroi opettajia kokeilemaan uudenlaita yhteistyötä ja etsiä uusia ajatuksia ja ideoita.”

LUMA SUOMI: Teknologian puiteohjelma

”Informaatioteknologian rooli yhteiskunnassa on kasvanut räjähdysmäisesti ja teknologian käytöllä on valtavan paljon esimerkiksi yhteiskunnallisia ulottuvuuksia”, linjaa LUMA SUOMI –hankkeen teknologian puiteohjelmaa vetävä professori Tapio Salakoski Turun yliopistosta.

”Ilman muuta teknologian puiteohjelman aihepiirit tukevat OPS-työtä kahdellakin merkittävällä tavalla: ensinnäkin jäsennämme mitä tekniikasta ja tietotekniikasta tarvitsee yleensä peruskoulussa osata ja opettaa ja toiseksi olemme nostaneet OPSissa mainitun ohjelmoinnin osana kaikkea opetusta.”

Salakosken mukaan teknologian puiteohjelma haluaa tukea teknologiaan liittyvien hyvien asioiden ja kokemusten leviämistä. Ohjelmointi on suurin kokonaisuus, mutta hankkeissa tuodaan esille myös muita tietoyhteiskunnan ilmiöitä ja lainalaisuuksia.

”Tavoitteenamme on tarjota ohjelmointia monipuolisesti: teknologialla ja ohjelmoinnilla on monenlaisia rooleja ympärillämme. Ohjelmoitavan maailman mekanismien ymmärtäminen alkaa olla yleissivistyksen vaatimus ja ohjelmoinnilla on välinearvoa matematiikassa mm. matemaattisen ajattelutavan kehittymisessä ja ongelmanratkaisussa. Ohjelmointi on aktiivisen toiminnan väline jolla voidaan havainnollistaa myös luonnontieteiden ilmiöitä ja niiden opettamista”

Teknologiapuiteohjelmassa kehitetään uudenlaisia oppimisen taitoja, tehtäviä ja oppilaita aktivoivia työtapoja.

”Autamme opettajia paitsi tuomaan opetukseen uusia teknologiasisältöjä, myös käyttämään teknologiaa oppimisen välineenä vanhojen sisältöjen suhteen”, Salakoski kuvailee ohjelman konkreettisia hyötyjä opettajille.

Hän kertoo, että ohjelmissa kehitettyjä ja suunniteltuja ratkaisuja halutaan kokeilla koulujen arjessa mahdollisimman varhaisessa vaiheessa, jotta niitä voidaan parantaa koulujen ehdoilla palautteen, toiveiden ja kokemusten perusteella.

”Parhaassa tapauksessa yhteistyökoulujen kanssa muodostuu palauteluuppi, jonka avulla saamme parannettua toimintaa palautteen mukaan. Maantieteelliseen kattavuuteen kiinnitetään huomiota toimivien ratkaisujen löydyttyä, mutta etenkin hankkeen loppuvaiheessa. Sen sijaan heti alkuvaiheessa haemme yhteistyökouluiksi edustavaa otosta erityyppisistä, -kokoisista ja -kielisistä kouluista.”

Tiede ja teknologia tutuksi!

Tiede ja teknologia tutuksi! –hankkeessa selvitetään ja kokeillaan malleja koulujen tiedekasvatusta tukevasta nonformaalista opetuksesta, kerhotoiminnasta ja yhtenäisestä kerho-ohjaajakoulutuksesta. Tänä syksynä Tampereella järjestettiin ensimmäinen tiedekerhonohjaajakoulutus.

”Aineenopettajaopiskelijoita on saatu mukaan kerhotoimintaa: he saavat kerhonohjaajana toimimisesta opintopisteitä osana opettajaopintoja. Koulutuksessa mukana olleet aineenopettajaopiskelijat ovat saaneet käytännön harjoitusta ja koulutusta ala- ja yläkoululaisten syyslomaleireillä Tampereella lokakuussa 2014”, kertoo Tiede ja teknologia tutuksi! –hankkeen koordinaattori Susanna Mikkonen.

Kerhonohjaaminen on erilaista kuin opettaminen koulussa, Mikkonen sanoo: ohjauksessa on mm. paremmin aikaa kokeilla erilaisia opetustapoja, arvioinnin ja opetussuunnitelmavaatimusten luomat paineet ovat poissa ja kiireetön tunnelma antaa uutta näkökulmaa oppilaiden kohtaamiseen.

”Kerhoissa lapset saavat olla itse aktiivisia ja kokeilla luovasti erilaisia asioita. Lisäksi kerhotoiminta tukee ja rikastaa kouluopetusta: monet huoltajat ovat kommentoineet, että kerhossa käsiteltyihin asioihin on törmätty koulussa vähän eri näkövinkkelistä ja toisin päin.”

“Myös opetuksen erityttäminen vahvistuu kun lahjakkaita oppilaita on mahdollista tukea kerhoissa heitä kiinnostavien asioiden opiskelussa. Opettajillekin voisi olla hyödyllistä ja innostavaa kokeilla kerhonohjausta, jossa pääsee harjaannuttamaan oppilaantuntemusta vähän eri tavalla kuin koulussa.”

Hankkeen seuraavassa vaiheessa kokeilun tuloksia lähdetään jalkauttamaan laajemmalle, sanoo hankkeen johtaja Jorma Joutsenlahti”Nyt olemme kotilaboratoriossa kokeilleet asioita ja olemme muiden LUMA-keskusten kanssa tuumineet miten ajatuksia ja kokemuksia jaetaan. Tavoitteena on, että lähivuosina toiminta alkaa näkyä entistä vahvemmin ja yhtenäisemmin koko maassa. Tuotamme mm. yhteisen kerho-ohjaajakoulutusmallin.”

”Uusien perusopetuksen opetussuunnitelmien perusteiden tavoitteissa tartumme useiden opettajien mielestä haastavaan osuuteen, ohjelmoinnin ottamiseen osaksi opetusta. Nostamme ohjelmointiajattelua esille esimerkiksi suosittujen robotiikkakerhojen kautta”, Joutsenlahti kertoo.

Työelämä tutuksi!

Työelämä tutuksi –hankekokonaisuus keskittyy lisäämään nuorten tietämystä luonnontieteiden, matematiikan ja teknologian alojen ammateista ja uravaihtoehdoista.

Erilaisia yritysyhteistyön malleja soveltavien tiedeluokkien toiminta eri puolilla Suomea on ollut vahvasti mukana: ”Tavoitteena on tuoda uusia avauksia tiedeluokkatoiminnassa. Erityisesti on suunniteltu uusia malleja, joissa tiedeluokkatoiminta ei ole riippuvaista LUMA-keskusten, eli saataisiin tuotua suoraan kouluihin esim. yritysyhteistyötä materiaalien, asiantuntijavierailujen, käytännön tehtävien, virtuaaliympäristöjä jne. kautta”, kuvailee Työelämä tutuksi! -hankkeen koordinaattori Ville Nivalainen Itä-Suomen yliopiston LUMA-keskuksesta.

”Tiedeluokkatoiminta on kuitenkin vain yksi näistä malleista. Lisäksi Yliopistot, koulut ja yritykset tuodaan yhteen työelämäpäivissä, joissa opiskelijat tutustuvat eri alojen ammattilaisiin ja näkevät opinnoissa konkreettisia yhteyksiä työelämän polkuihin. Vanhempaininfo-osiossa pyritään puolestaan saamaan huoltajille lisätietoa luonnontiedealojen opiskeluvaihtoehdoista. Näissä vapaamuotoisissa tilaisuuksissa hyödynnetään työelämäpäivistä koottua videomateriaalia ja nuorten omia kokemuksia.”

Positiivista palautetta on kerännyt erityisesti yläkouluikäisille suunnattu, Taloudellinen tiedotustoimisto TAT:n virtuaalinen tiedeTET. LUMA-keskukset ovat osallistuneet tiedeTET:in toteuttamiseen mm. etsimällä sopivia tutkijoita ja asiantuntijoita mentoreiksi.

”Kokemus on ollut mielekäs sekä nuorille että mentoreille: nuoret ovat olleet innoissaan ja mentoreiltakin on saaneet positiivisia kokemuksia. Osa nuorista olisi halunnut jatkaa tiede TET:isä toisenkin viikon”, Nivalainen kertoo yhteistyön tuloksista.

Teksti: Maija Pollari.

Yhteisöllisyys keskiössä LUMA-keskus Suomen strategiassa

Matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian korkeatasoinen osaaminen on Suomen ja suomalaisten hyvinvoinnin kannalta keskeistä. Yliopistoilla on keskeinen rooli LUMA-aineiden osaamisen turvaamisessa. Yliopistojen yhteinen LUMA-keskus Suomi on asettanut uudessa strategiassaan vuosille 2014-2025 päämääräksi oppilaiden, opiskelijoiden ja opettajien matemaattis-luonnontieteellisen ja teknologisen osaamisen korkean tason sekä osaajien riittävä määrän varmistamisen kaikkialla Suomessa, yhdessä eri tahojen kanssa.

LUMA-alojen korkeatasoinen osaaminen on Suomen ja suomalaisten hyvinvoinnin kannalta keskeistä niin yhteiskunnallisen päätöksenteon kuin työelämän kannalta. Alojen osaajia tarvitaan riittävästi kaikkialla Suomessa, ja osaamisen tulisi olla sukupuolesta riippumatonta. Uusimpien tutkimustulosten valossa lasten ja nuorten LUMA-aineiden osaamista ja kiinnostusta niiden opiskelua kohtaan on tuettava entistä voimakkaammin.

Yliopistoilla on keskeinen rooli LUMA-aineiden osaamisen turvaamisessa. Taitavien ja innostavien LUMA-aineiden opettajien riittävä määrä tulee turvata. Opettajien peruskoulutuksen ja LUMA-toiminnan välille tarvitaan uusia lähestymistapoja. Samoin LUMA-aineiden opettajien mahdollisuudet elinikäiseen oppimiseen tulee varmistaa kaikilla koulutusasteilla. Vuorovaikutusta koulujen, korkeakoulujen, työelämän ja huoltajien välillä tulee lisätä ja kehittää.

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi tarvitaan jatkossa lisää monipuolisia tutkimuspohjaisia, tieteellisesti korkeatasoisia tukitoimintoja, uusia lähestymistapoja ja resursseja.

LUMA-keskus Suomen ja siihen kuuluvien keskusten toiminnan päämääränä on oppilaiden, opiskelijoiden ja opettajien matemaattis-luonnontieteellisen ja teknologisen osaamisen korkea taso sekä osaajien riittävä määrä kaikkialla Suomessa.

LUMA-keskus Suomen ja siihen kuuluvien keskusten tarkoituksena on

  • innostaa ja kannustaa 3–19-vuotiaita tyttöjä ja poikia matematiikan, luonnontieteiden, tietotekniikan ja teknologian opiskeluun ja harrastamiseen sekä jatko-opintoihin hakeutumiseen koko Suomessa
  • edistää lasten ja nuorten huoltajien tietoisuutta LUMA-aineiden opiskelun merkityksestä ja mahdollisuuksista työelämässä
  • tukea LUMA-aineiden tulevien opettajien, nykyisten opettajien ja opinto-ohjaajien elinikäistä oppimista ja koulutusta
  • lisätä LUMA-aineiden näkyvyyttä yhteiskunnassa median ja tapahtumien kautta
  • tukea LUMA-aineiden opetuksen, oppimisen ja oppisisältöjen tutkimusta sekä tutkimuspohjaista LUMA-aineiden opetuksen kehittämistä

LUMA-keskus Suomi toimii yhteisen, keskuksen johtokunnan vahvistaman kansallisen strategian ja vuosittaisen toimintasuunnitelman mukaisesti yhteistyössä eri sidosryhmien kanssa eri puolilla Suomea:

  • Lapsille ja nuorille järjestetään tiede- ja teknologiakerhoja, klubeja, leirejä, tapahtumapäiviä (esimerkiksi työelämäpäiviä) ja kursseja, niin fyysisesti kuin virtuaalisesti eri puolilla Suomea. Näiden toteuttamisen tueksi järjestetään ohjauskoulutusta opettajien peruskoulutuksen yhteydessä.
  • Opettajien peruskoulutuksen ja täydennyskoulutuksen laadun edistämiseksi kehitetään erilaisia malleja. Opettajille järjestetään kansallisia koulutustapahtumia eri puolilla Suomea.
  • Opiskelua kouluissa ja kerhoissa tuetaan ja oivaltamisen iloa lisätään projektityöskentelyä tukevalla valtakunnallisella toiminnalla. Perusopetuksen kehittämistä edistetään OKM:n rahoittamalla LUMA SUOMI -kehittämis-ohjelmalla vuosina 2014–2019.
  • Tiede-/teknologialuokkia ja –laboratorioita kehitetään eri puolilla Suomea siten, että niistä muodostuu alan koulutus- ja tutkimuskeskuksia. Toimintaa laajennetaan myös niihin keskuksiin, joissa sitä ei vielä ole. Mielekkäiden opetusmenetelmien, opetusteknologioiden ja oppimisympäristöjen tutkimus-pohjaista kehittämistä edistetään. Samoin lisätään vuorovaikutusta lasten ja nuorten huoltajien sekä elinkeinoelämän kanssa.
  • Alan suomalaisen osaamisen ja sen tutkimuksen sekä opetusinnovaatioiden tunnettavuutta edistetään kansallisen LUMA.fi-verkkoportaalin, LUMA-uutiskirjeen ja LUMA-TV:n välityksellä. Kansainvälistä tunnettavuutta lisätään LUMA news -verkkolehden ja kansainvälisten tapahtumien avulla.
  • Alan tutkimuspohjaista kehittämistyötä edistetään yhteisten tapahtumien sekä tieteellisen LUMAT-julkaisun kautta.
  • Päättäjien, median ja eri sidosryhmien kanssa tehdään yhteistyötä tavoitteisiin pääsemiseksi.

Kansallisten tavoitteiden tukemiseksi tehdään myös kansainvälistä yhteistyötä.

Kemiaa keittiöön ja keittiötä kemiaan!

Ruokaan ja ruoanlaittoon liittyvät ilmiöt antavat mahdollisuuden lähestyä luonnontieteitä arkipäivän elämysten ja kokemusten pohjalta. Keittiökemia innostaa yhdistämään kemiaa ja kotitaloutta uudella tavalla. Ensimmäinen molekyyligastronomiaa opetukseen soveltava kirja on tuotettu yhteisöllisesti opettajien kanssa eheyttämään kouluopetusta.

Ruoka kiinnostaa kaikkia, mutta mitä kaikkea ruoanlaiton taustalta paljastuu? Miten se voi innostaa oppilaita ymmärtämään arkipäivän ilmiöitä ja opiskelemaan mielekkäästi luonnontieteitä?

Uusi Molekyyligastronomiaa kemiaan ja kotitalouteen -kirja sukeltaa keittiön kemiaan ja rohkaisee tutustumaan luonnontieteisiin arkipäivän ilmiöiden kautta. Sen ovat toimittaneet tohtorikoulutettava Maiju Tuomisto Helsingin yliopistosta, Turun yliopiston elintarvikekehityksen tutkimusprofessori Anu Hopia ja Helsingin yliopiston professori Maija Aksela. Kirjan on kustantanut sähköisten oppimateriaalien tuottamiseen ja julkaisuun erikoistunut e-Oppi Oy.

Molekyyligastronomia on tieteenala, jossa tutkitaan ruokaan, ruoanvalmistukseen ja ruoasta nauttimiseen liittyviä ilmiöitä teknisestä, taiteellisesta ja sosiaalisesta näkökulmasta. Kirja keskittyy tekniseen näkökulmaan, joka selvittää ruoanlaitossa tapahtuvia kemiallisia ja fysikaalisia ilmiöitä.

Kemia ja kotitalous tiiviissä yhteistyössä

Sähköisenä julkaistu Molekyyligastoronomiaa kemiaan ja kotitalouteen -kirja perustuu Molekyyligastronomia opetuksessa -täydennyskoulutusprojektissa tuotettuun materiaaliin.

Vuonna 2011 käynnistyneen kolmevuotisen täydennyskoulutusprojektin järjesti Helsingin yliopiston LUMA-keskus. Tavoitteena oli löytää uusia oppilaita innostavia lähestymistapoja kemian opetukseen ja tiivistää oppiaineiden välistä yhteistyötä. Projektiin osallistuneet kemian ja kotitalouden opettajat työskentelivät työpareittain yhteistyössä alan asiantuntijoiden kanssa suunnitellen ja laatien uutta oppiainerajoja ylittävää opetusmateriaalia.

”Projektissa saatiin aikaan kosketuspinta eri oppiaineiden välille. Kotitaloudessa kemia on läsnä käytännössä, kun taas kemiassa luodaan pohjaa eri ilmiöille ja avarretaan tietämystä syvällisemmin. Oppilaita asia palvelee parhaiten silloin kun molempien aineiden opettajat ovat tiiviissä yhteistyössä ja opettavat samoja kokonaisuuksia mahdollisimman lähekkäin, jotta oppilaille muodostuu selkeä kuva kokonaisuudesta”, toteaa projektiin osallistunut kotitalouden opettaja Mikko Metso Mäntsälästä.

Kirjan pääosassa on molekyyligastronomia. Materiaali koostuu ruoka-aiheisista, yläkoulun ja lukion kemian ja kotitalouden opetukseen sopivista kokonaisuuksista.

Vastaavaa materiaalia ei ole aikaisemmin ollut tarjolla edes maailmalla.

”Molekyyligastronomiasta on olemassa teoksia, mutta niissä ei ole mietitty aiheeseen sopivia opetussovelluksia. Opettajankoulutuksen pro gradu -töissä on kehitetty yksittäisiä opetusideoita molekyyligastronomiaan, mutta kirjamme tarjoaa ensimmäistä kertaa opettajille runsaasti valinnanvaraa. Kirjan kokonaisuuksia on mahdollista opettaa alusta loppuun sellaisenaan tai poimia niistä omaan opetukseen sopivia osia”, Tuomisto vinkkaa.

Kokkauksella käytäntöä kemian sisältöihin

Kemiaa pidetään monesti vaikeana oppiaineena ja usein syynä on, että oppilaat eivät ajattele sen olevan lähellä käytäntöä. Kotitalous taas on monelle mieleinen aine ja kaikki ymmärtävät mitä ruuan valmistaminen on”, pohtii täydennyskoulutukseen osallistunut kemian, matematiikan ja kotitalouden opettaja Heli Motturi Akaan lukiosta.

Molekyyligastronomiaprojekti oli Motturin mukaan erittäin antoisa. Hän sai uutta innostusta opetukseen ja uskaltautui projektin ansiosta kokeilemaan kotitalouden opetusta myös lukiossa. Itse hän hyödyntää kirjaa lukion kotitalouskursseilla sekä yläkoulun kemian tunneilla.

Kirjan pohjalta voi helposti suunnitella kokonaisen valinnaisaineen yläkouluun tai miksi ei lukioonkin.”


Kokkauksen kemiaa MTV3:n Huomenta Suomi -ohjelmassa 22.10.2014, katso tallenne Katsomosta.

Tutustu myös opinnäytetöihin molekyyligastronomian käytöstä opetuksessa

Teksti: Maija Pollari.