Matemaattinen luonnonlakinäkökulma yläkoulun fysiikassa (Dimensio 2/2005)

Lisää tieteellisyyttä ja kvantitatiivisia töitä yläkoulun kemiaan (Dimensio 6/2006) (Avautuu netissäkin)

Oppilaani siis esim. fysiikassa tekivät kvantitatiivisia kokeita; pystyttivät koelaitteiston, suorittivat mittaukset ja sijoittivat tulokset johonkin invarianssilakiin, energian laskukaavaan tms. Seiskaluokkalaiset tekivät n. 15 työtä, ylemmillä luokilla ne kerrattiin ja tehtiin muutama lisää.

Kahdeksannela luokalla aloitimme aina uuden vaiheen opinnoissa, fysiikan laskut. Laatimani laskut olivat keskeisiä lukion laskuja sopivasti helpotettuna. Aluksi tämä olisi ollut mahdotonta, mutta sitten, tuossa 95-paikkeilla, keksin viimein, kuinka tekijäyhtälöiden ja neliöjuuren ratkaisusta saadaan niin helppoa, että yli 90% oppilaista oppii ne heti.Aluksi oppilaani laskivat paljonkin yli sata laskua, mutta sittemmin hieman vähemmän, valikoidumpia. Ratkaisukaavan annoin usein hieman kimurantimmassa muodossa totuttaakseni oppilaat tekijäyhtälöihin.

Laskutaidon ja ahkeruuden pystyin arvioimaan tuntityöskentelyn perusteella, mutta pidin myös kokeita, joiden ennalta annetut kysymykset yhdessä harjoiteltuine vastauksineen koskivat jo tekemiämme kvantitivisia töitä. Opetuksen kolmas moodi oli fysiikan eri aloilta laatimiini ilmiöitä kuvaileviin ja selittäviin teksteihin tutustuminen.

Julkaisemattomassa pamfletissani ”Myönteistä fysiikkasuhdetta edistävä fysiikanopetus” esittelen näkemystäni mm. seuraavasti:

”Tekstt ja muut taustoitukset tasokkaiksi. Ensimmäinen muutos olisi fysiikan tekstien ja muun nykyaikaisen taustoituksen korjaaminen mielellisesti ehyemmäksi, energia- ja luonnonlakikeskeisemmäksi sekä fysiikan olemusta ja ulottuvuuksia kuten uusia fysiikan sovelluksia ja keksintöjä laajasti esitteleväksi ja nykyistä paljon syvemmältä valottaviksi.”

”Kvantitatiivinen fysiikka energia ja luonnonlait keskeisenä sisältönään. Toinen, edelistä paljon ratkaisevampi ja radikaalimpi muutos olis ijo yläasteella tapahtuva siirtyminen ensimmäisestä oppitunnista alkaen kvantitatiiviseen, mittaavaan, laskevaan ja tuloksia graafisesti tarkastelevaan fysiikkaan. Liitteessä 1.luetellaan joukko yläkoulutasolle hyvin sopivia, useimpien oppilaiden (myös tuttöjen) mielestä kiinnostavia kokeita. Suureiden mittaamisen ja kaavojen käytön kymmeniä kertoja toistuessa toteutuva aito konstruktivismi paljastaa jo yläkoulutason oppilaille fysiikan hahmon kvantitatiivisena, luonnon energiamuotoja ja matemaattista olemusta invarianssilakien avulla kartoittavana tieteenä.”

”Kokonaisnäkemys fysiikasta opetuksen ytimenä. Kolmas täysin välttämätön muutos olisi fysiikan oppiaineksen järjestäminen ”spiraaliperiaatetta” muistuttavalla tavalla eteneviksi, koko fysiikan kenttää esillä pitäviksi, aina edellisen kurssin pohjale rakentuviksi, aste asteelta syveneviksi ja laajeneviksi kursseiksi. Niinpä esimerkiksi lukion ykköskurssi ja kakkoskurssi rakentuisivat kertaavina ja täydentävinä jo yläkoulussa yksinkertaisessa muodossa harjoiteltujen kymmenien erilaisten mekaniikan, aaltoliikefysiikan, lämpöopin, sähköfysiikan, atomifysiikan jne. laskujen ja kokeellisten töiden muodostaman rungon ympärille. Seuraavat kurssit koostuisivat laaja-alaisen kertaamisen ohella valittujen aihealueiden keskitetystä syventämisestä.”

”Aito konstruktivismi toteutuu. Näin meneteltäessä toteutuva aito knstruktivismi turvaa opiskelijan edellytyksien mukaisen opintien kasaamatta hänen tielleen nykyisen repivän kurssirakenteen tavoin yhä uusien ja uusien aihealueiden täysin uudenlaisine laskuineen muodostamia positiivisen fysiikkasuhteen synnyn esteitä. Opiskelua seitsemänneltä luokalta alkaen hallinnut matemaattinen luonnonlakinäkökulma ja kahdeksannelta luokalta alkanut tavallisimpien tekijäyhtälötyyppisten fysiikan laskujen harjoittelu puolestaan poistavat nykyjärjestelmässä täysin aiheellisen pelon lukion kursseissa vastaan tulevien asioiden ylivoimaisuudesta.”

Että ohjelmani voisi toteutua, on tietenkin täytynyt keksiä yhtä ja toista sen esim. jo seiskaluokkalaisille mahdollistavaa. Joskus on voimat ja rohkeus tehdä oman pään mukaan tahtoneet pettää. Silloin on mieleen tullut jotain, mitä 85 tapahtui, kun aloittelin kvantitatiivista linjaani. Kerran kuitenkin teetin oppilaillani kvalitatiivista työtä, jolloin eräs tyttö huusi vihaisena: ”Miksei me lasketa!”