Johanna Gustafsson

Aloittaessani tänä syksynä fysiikan opettajana Turun lyseon lukiossa, lukiossamme oli käytössä muutamia Vernier-antureita (mm. paikka, nopeus, paine), joihin saimme syys-lokakuussa vielä täydennystä (voima, kiihtyvyys, jännite, virta, spektroskooppi). Tällä hetkellä kaikki anturit ovat käyttökunnossa ja otettu osittain käyttöön vanhaan välineistöön yhdistettynä.

Lyhyestä käyttökokemuksestani huolimatta näen jo nyt antureiden sopivuuden fysiikan opetukseen lukiossa, koska niiden käytettävyys on niin helppoa. Laite vain kiinni läppäriin ja mittaus voi alkaa ja mittauksen voi näyttää projektorin avulla koko luokalle. Verrattuna esim. FY7 kurssissa käyttämiini oskilloskooppikytkentöihin, joissa kerään opiskelijat opettajan pöydän ympärille katsomaan demoa, anturien avulla sekä demonstraation nopeus että näkyvyys kasvavat. Olenkin oppilaiden kanssa käyttänyt sekä paikka- että nopeusantureita FY1-kursseilla mm. leikkiautojen havainnointiin (liite 1). Olemme myös katsoneet miten tv- ja tx- kuvaajien kulmakertoimet muuttuvat, mikäli koehenkilö kulkee eri nopeuksilla. Kokeet ovat olleet perustestauksia, mutta näen jo nyt, miten kokeita voisi kehitellä eteenpäin esim. käyttämällä kauko-ohjattavaa autoa sekä rakentamalla autolle ratoja ja kaarreajoja jne.

Se, miten Turun Lyseon lukion vuoden 2011 neljä FY1-kurssiryhmää ovat suhtautuneet antureilla suoritettaviin testeihin, on vaihdellut yllättävänkin paljon. Joissain ryhmissä testejä on tultu tekemään innolla, toisilla ryhmillä ajotestit ovat olleet houkuttelun tulosta, vaikka perusasenne muihin työtapoihin on ollutkin positiivinen. Verratessani suhtautumista perinteisesti suoritettuun eri kiinteiden aineiden ja nesteiden tiheydenmääritykseen, joka suoritettiin FY1 kurssilla mittalasien, punnusten, vaakojen avulla, perinteinen, ja siis ilmeisesti yläkoulusta tuttu, työskentelytapa sujui jouhevammin. Sitä vastoin FY4 kurssilaisilta, joille mm. TI Nspire-ohjelma ja anturit olivat jo matematiikan puolelta tuttuja, anturit vaikuttivat jo osalle opiskelijoista mielenkiintoisimmilta ja helppokäyttöisiltä.  Huolimatta kurssilaisten mielenkiintoeroista olisin syksyn kokemusten perusteella valmis kehittelemään lisää laajempia antureihin perustuvia töitä juuri FY1 kurssiin ja myös fysiikan kokeelliseen kurssiin, koska mielestäni näihin kursseihin ne ajankäytöllisesti saisi helpoiten sijoitetuksi.

Kurssisisältöjen ja ajankäytön yhdistäminen ovat fysiikassakin haasteellisia ja joissakin kursseissa fysiikan laskuja ei voi jättää oppilaille kotiin itsekseen pohdittaviksi, koska ne useille oppilaille jo kotitehtävinä ovat haastavia. Siksi olen pyrkinyt hyödyntämään antureita esim. FY4 kurssissa demonstraatioiden tai kokeellisten ryhmätöiden sijasta kotona suoritettavien harjoitustöiden avulla. Lyseon oppilaat ovat saaneet matematiikan tuntien tavoin käyttää fysiikan tunneilla miniläppäreitä ja jokainen kurssilainen on saanut palauttaa kotona (tai koulussa) antureilla suorittamansa harjoitustyön, johon on annettu varsin vapaa, mutta toisaalta esimerkkejä sisältävä ideointi (liite 2). Koska suurin osa antureista toimii miniläppäreihimme asennetuilla TI Nspire-ohjelmilla oppilaat ovat kuitanneet anturin haetuiksi, tehneet kotona mittaukset ja palauttaneet anturit koululle. Koska etenemisliikkeeseen liittyvien ilmiöiden kokeellinen tutkiminen (ja Newtonin lait) ovat keskeinen osa FY4-kurssia, olen kokenut tämän työskentelytavan käteväksi tavaksi lisätä kokeellisuutta. Anturitestit ovat senkaltaisia, että ne opettavat oppilasta konkreettisesti: kun kuvaaja ei olekaan odotetunlainen, oppilas huomaa, että kappaleen liikkeellä ja muodostuvalla kuvaajalla on yhteys ja löytääkseen idean hänen pitää välillä testata uudelleen. Mitenkä tutkittu esine liikkuikaan, jotta saataisiin haluttu tulos jne.

Tunnilla suoritettavien kokeiden tulisi olla hyvin suunniteltuja ja tarkkaan harkittuja, ei vain kokeita kokeiden vuoksi. Siksi mielestäni kaikkia kokeellisia töitä ei tarvitse kerralla muuntaa antureilla suoritettaviksi, vaan ne voi kätevästi yhdistää perinteisiin demonstraatiovälineisiin ja antureita voi ottaa vuosi vuodelta yhä enemmän oppilaiden käyttöön.

Olemmekin Lyseon lukion fysiikan tunneilla yhä tutkineet kitkaa jousivaaoilla, valosähköilmiötä UV-lampulla ja erilaisten valonlähteiden spektrejä spektrometrillä, erilaisia mikroskooppikuvia jne. Samalla on tullut mietityksi, miten näitä uusia laitteita saisi seuraavalla opetuskierroksella vielä paremmin mukaan. Oppilaat ovat jo aktiivisesti käyttäneet antureita, joten oppilaiden kotona suorittamat työt ovat olleet kaikki vain plussaa aiempiin opetuskokeiluihin nähden. Kotona tehdyt työt, kun voivat olla myös kokeita kokeiden vuoksi, ihan vain pitämässä opiskelijan ajattelua ja kiinnostusta fysiikkaan yllä.  Opiskelijat ovat hoitaneet laitteita hyvin ja kysyneet neuvoa tarvittaessa, joten laitteiden kotiin lainauksessa ei ole esiintynyt ongelmia.

Kuva 4. Fysiikan riemua impulssia tutkiessa.

Kuva 5: Mittauslaitteisto: tietokone, ultraäänianturi, voimalevy

Linkkejä:

Oppimateriaalipaketti Moodlessa (voit kirjautua vieraana): http://lukio.edu.turku.fi/course/category.php?id=326

http://www.laskentavaline.fi/opettaja/Hyodyllisia+linkkeja

http://www.courses.physics.helsinki.fi/ope/opelab/tkmitt/index.html

http://education.ti.com/calculators/tiphysics/US/Activities/

Jokea ylittävä vene:

http://education.ti.com/xchange/US/Science/Physics/8876/Two_Dimensional_Motion_and_Vectors_Student.pdf
http://education.ti.com/xchange/US/Science/Physics/8876/Two_Dimensional_Motion_and_Vectors_Teacher.pdf

Impulssi:

http://education.ti.com/calculators/tiphysics/US/Activities/Detail?id=9900
http://www.courses.physics.helsinki.fi/ope/opelab/2kokon/luento.html

Tämän sivun teksti ja kuvat ovat osa Turun Lyseon lukion hankeraporttia (PDF).