Browsing by study line "Fysiikan opettaja"
Now showing items 1-19 of 19
-
(2023)Älylaitteita, erityisesti älypuhelimia, suosivat nykyisin hyvin niin nuoret kuin aikuisetkin. Älypuhelimet ovat taskukokoisia viihdekeskuksia, jotka tarjoavat muun muassa mahdollisuuden pitää yhteyttä kanssaihmisiin. Älypuhelimilla on kuitenkin paljon hyötykäytön mahdollisuuksia myös koulutuksessa, mikä monilta jää huomioimatta. Tässä työssä perehdytään älylaitteiden tarjoamiin mahdollisuuksiin fysiikan mekaniikan kokeellisuuden toteuttamisessa kouluopetuksessa ja siihen, millaista hyötyä älylaitteiden opetuksellisesta käytöstä saattaisi olla. Älylaitteilla voi korvata useampia kokeellisuuden toteuttamiseen tavallisesti tarvittavia välineitä, sillä ne tarjoavat puitteet sekä datankeruuseen että sen käsittelyyn ja lisäksi ne voivat toimia myös osana koejärjestelyä. Tämän työn keskiössä on usealle eri mekaniikan ilmiön tutkimukselle esitelty vaihtoehtoinen, älylaitteiden ympärille kehitelty, kokeellinen toteutus sekä pohdintaa älylaitteiden opetuskäytön mahdollisista hyödyistä oppimisen ja opetuksen kannalta. Keskeisinä hyötyinä nousivat esiin fysiikan kokeellisuuteen liittyvän motivaation ja sitä kohtaan koetun kiinnostuksen koheneminen, laboratoriotöihin liittyvän kognitiivisen kuormituksen mahdollinen vähentyminen sekä mahdollisuudet toteuttaa kokeellisuutta paikasta riippumatta. Lisäksi tässä työssä tuodaan esille älylaitteiden tarjoamia keinoja kokeellisuuteen liittyvien muiden osuuksien toteutukselle, kuten mahdollisuuksia tulosten jakamiseen, osaamisen kartoitukseen, mallintamiseen ja kokeellisuuden vaihtoehtoiseen toteutukseen simulaatioiden avulla. Älylaitteet tarjoavat monenlaisia alustoja, jotka soveltuvat hyvin fysiikan kokeellisuuden toteuttamiseen. Näihin kuuluu esimerkiksi PhyPhox, jolla voi kerätä kokeellista dataa monenlaisista fysiikan mekaniikan sekä muiden aihepiirien kokeellisista töistä. Tämä sovellus mahdollistaa lisäksi datan kertymän tarkkailun toisella laitteella mittauksen edetessä, jolloin yhteys ilmiön ja datan välillä voi olla helpompi hahmottaa. Useampiin mekaniikan kokeellisiin töihin voidaan tuoda mukaan älypuhelin. Se sopii mittausvälineeksi muun muassa tutustuttaessa Newtonin II lakiin, törmäyksiin sekä painovoimaan.
-
(2020)Kieli on keskeinen osa oppimista ja niitä ei voida erottaa. Tieteellä on oma kieli, joka eroaa merkittävästi opiskelijoiden tuntemasta arkikielestä monella tapaa. Tieteellinen kieli sisältää suuren määrän informaatiota lyhyessä tekstissä, sisältää opiskelijoille tuntemattomia termejä ja myös lauserakenne on erilainen. Opiskelijoiden tieteen oppimisessa tieteellisen kielen oppiminen onkin yksi suurimmista ongelmista. Tämän vuoksi tulevien fysiikan aineenopettajien kielellisten ilmaisujen tutkiminen on tärkeää. Opinnäytetyössä analysoidaan fysiikan aineenopettajaopiskelijoiden tuottamia tekstejä fysiikan aineenopettajakoulutuksen kurssilta. Aineisto koostuu 12 tekstistä kuudelta eri fysiikan aineenopettajaopiskelijalta. Tarkoituksena on vastata tutkimuskysymyksiin: 1. Miten voimme analysoida aineenopettajaopiskelijoiden sanaston käyttöä? ja 2. Miten fysiikan aineenopettajaopiskelijat käyttävät kaksoisrakokokeen sanastoa? ja kehittää luotettava ja toistettavissa oleva analyysiprotokolla, jolla voidaan analysoida suomenkielisiä tekstejä. Analyysinlopputulos on yksinkertaistettu muoto aineistosta, jota voidaan analysoida tulevaisuudessa mahdollisesti tietokoneella. Teoriaosassa käsitellään lisäksi käsitteitä, käsitteellistä muutosta sekä semanttisia ja sanastollisia verkkoja. Tuloksena itse analyysin tuloksien lisäksi on analyysiprotokolla, jolla pystytään analysoimaan suomenkielisiä tekstejä. Fysiikan aineenopettajaopiskelijoiden tekstien analyysistä saatiin selville, että aineenopettajaopiskelijoiden sanaston käyttö on varsin laajaa ja monipuolista. Analyysin perusteella saatiin myös selville teksteissä esiintyviä mm. tekstissä esiintyviä lauseenrakenteita ja että teksteissä fysiikan aineenopettajaopiskelijat vaihtoivat aihetta melkein joka toisessa virkkeessä. Analyysiprotokollaa pystytään kuitenkin vielä jatkossa tarkentamalla ja selventämällä sitä. Analyysiprotokollan luotettavuutta pitäisi myös tutkia siten, että toinen analyysin tekijä suorittaisi analyysin.
-
(2020)Tässä työssä on tavoitteena esittää yksi opetuksellinen malli sille, miten fysiikkaa voidaan opettaa huvipuistokontekstissa lukiotasolla. Työssä selvitettiin, millaisia fysiikan ilmiöitä huvipuistossa voidaan havaita, miten huvipuistolaitteita voidaan hyödyntää lukion fysiikan kokeiden tekemisessä ja miten huvipuistovierailua voidaan hyödyntää lukion fysiikan opetuksessa. Työn teoriaosuudessa tarkastellaan kiinnostuksen kehittymistä, johon opettaja voi vaikuttaa valitsemillaan sisällöillä, konteksteilla ja opetustavoilla. Koulun ulkopuolella tapahtuvalla oppimisella voi olla vaikutusta kiinnostukseen ja oppimiseen, ja huvipuisto voi tarjota tällaisen kiinnostusta lisäävän kontekstin. Lisäksi tarkastellaan huvipuistolaitteisiin liittyviä fysiikan ilmiöitä: dynamiikkaa, energiamuutoksia ja sähkömagnetismia. Työssä esitellään erilaisia mittausvälineitä ja älypuhelinsovelluksia, joita huvipuistossa tehtävissä mittauksissa voidaan käyttää, ja niihin liittyviä suureita. Lisäksi esitellään Linnanmäen huvipuistossa mahdollisia mittauksia. Työssä toteutettiin empiirinen tutkimus Linnanmäen huvipuistossa opiskelijaryhmän kanssa. Kolmiosainen vierailu toteutettiin yhteistyössä pääkaupunkiseudulla sijaitsevan lukion kanssa ja siihen sisältyi harjoittelu- ja analysointiosuudet koululla sekä mittausosuus Linnanmäellä. Mittauksissa käytettiin Vernierin LabQuest 2 -laitteistoa. Seuraavissa tutkimuksissa voitaisiin selvittää, missä määrin huvipuistokonteksti lisää kiinnostusta fysiikkaan ja onko huvipuistovierailulla vaikutusta fysiikan oppimiseen.
-
(2023)Tämä pro gradu- tutkielma toteutettiin narratiivisena kirjallisuuskatsauksena ja tutkimusaineistona oli yhteensä 15 artikkelia. Tutkimusaineistoa hankittiin Scopus-tietokannasta sekä Google Scholarista. Tutkielman tavoitteena ja tarkoituksena on tutkia fysiikan laboratoriotöiden järjestämisen haasteitta etäopetuksessa koronapandemian aikana sekä miten kokeelliset työt toteutettiin. Lisäksi tutkimuksen tavoitteena on selventää opettajien tieto- ja viestintätekniikkataitoja etäopetuksessa. Tutkimuskysymykset ovat: Mitkä ovat fysiikan laboratorio-opetuksen järjestämisen haasteet etäopetuksessa koronapandemian aikana ja miten kokeelliset työt toteutettiin sekä millaiset ovat opettajien tieto- ja viestintätekniikkataidot. Keväällä 2020 Covid-19-virus aiheutti yllättäen globaalit poikkeusolot, jotka vaikuttivat ihmisten arkeen, työntekoon sekä oppilaitoksiin. Oppilaitokset suljettiin ja ne joutuivat siirtymään lyhyellä varoitusajalla lähiopetuksesta etäopetukseen ja opettajat sekä opiskelijat joutuivat mukautumaan uuteen tilanteeseen. Tämä toi haasteitta ja varsinkin laboratoriotöiden järjestäminen etäopetuksessa oli haastava. Etäopetuksessa opettajat joutuivat käyttämään niitä opetusteknologian käyttötaitoja, joita heillä oli. Vaikka etäopetusta on käytetty koulutusjärjestelmässä jo useiden vuosien ajan, sen toteutus pandemioiden aikana voi olla erilaista ja haastavaa. Tutkimustulosten mukaan osalla opettajista ei ollut aikaisempaa kokemusta tai oli vähän kokemusta etäopetukseen pitämiseen. Osa oppilaitoksista tarjosi opettajille koulutusta tukemaan heidän tieto- ja viestintätekniikan taitoja. Tutkimuksissa nousi esiin se, että laboratoriotyöskentelyn ja laskuharjoitusten läpikäynnin järjestäminen etäopetuksessa oli haastava. Osa tutkimuksista toi esille, että käytännön työtä käytettiin hyvin harvoin, myös sellaisissa aiheissa, jotka olisivat soveltuneet kokeelliseen työhön. Joissakin tutkimuksissa tuli esille, että osa kokeellisista töistä pystyttiin järjestämään sellaisenaan kotoa käsin.
-
(2023)Luonnontieteellisillä aloilla on kansainvälisesti työvoimapulaa pätevistä työntekijöistä, ja on myös ennustettu, että tämä puute on kasvamassa tulevaisuudessa. Myös kiinnostus luonnontieteiden opiskeluun on laskussa, samoin luonnontieteellisten aineiden opintotulokset. Jotta luonnontieteellisillä aloilla olisi jatkossa tarpeeksi osaajia, tulisi luonnontieteellisten alojen opiskelijoiden määrää lisätä, ja tätä kautta lisätä luonnontieteellisiltä aloilta valmistuneiden määrää. Jotta fysiikan opiskelijoiden määrää voidaan lisätä, tulisi fysiikan aineenvalinnan relevanssitekijöitä kartoittaa, jotta niitä voidaan hyödyntää opetuksessa. Fysiikan aineenvalinnan relevanssitekijöitä luokiteltiin tässä tutkielmassa Stuckeyn ja kumppanien luoman relevanssimallin avulla. Tätä relevanssimallia on hyödynnetty aiemminkin opetuksen relevanssitutkimuksessa, sekä opetuskokonaisuuksien kehityksessä. Tämän relevanssimallin mukaan relevanssin määritelmä on monimuotoinen, ja sitä voidaan tarkastella useasta eri näkökulmasta, henkilökohtaisesta, yhteiskunnallisesta, sekä ammatillisesta. Tähän relevanssimalliin lisättiin tässä tutkielmassa vielä episteeminen näkökulma. Tutkielmaa varten kerättiin aineistoa Helsingin yliopiston fysiikan opiskelijoiden, sekä fysiikan aineenopettaja opiskelijoiden keskuudesta syksyllä 2022 (N = 40). Tutkimusmenetelmänä oli kyselylomaketutkimus, ja korrelaation analyysimenetelmänä T-testi. kyselylomake oli laadittu Likert-asteikko muotoon. Tutkielman päätutkimuskysymyksinä olivat: mitkä relevanssitekijät vaikuttivat eniten opiskelijoiden aineenvalintaan, sekä millaista korrelaatiota eri relevanssin ulottuvuuksien välillä on havaittavissa. Tulokset osoittivat, että fysiikan aineen valinneet opiskelijat arvostivat sitä, että fysiikka on heille henkilökohtaisesti kiinnostavaa, sekä tulevan ammatin mielekkyyttä. Aineenvalintaan vaikuttaneita tekijöitä ilmeni kaikkien relevanssin ulottuvuuksien välillä, mutta erityisesti henkilökohtainen ja episteeminen ulottuvuus korostuivat tuloksissa.
-
(2024)Ylioppilaskirjoitukset ovat suomalaisen koulutuksen kentällä merkittävä ja laajasti vaikuttava instituutio. 2018 tapahtuneen sähköistymisen myötä ylioppilaskirjoituksissa tapahtui paljon muutoksia, joiden vaikutuksia ei ole vielä tutkittu kovin laajalti. Tässä tutkielmassa jatketaan aiemman opettaja työnsä tutkijana -tutkielman aihetta, ja haetaan ymmärrystä sähköistymisen vaikutuksista fysiikan ylioppilaskirjoituksiin. Fysiikan ylioppilaskirjoituksia tarkastellaan tässä tutkielmassa \emph{uudistetun Bloomin taksonomian} kautta. Taksonomia esitellään ja sen aiempaa käyttöä kasvatustieteessä, sekä erityisesti päättöarvioinnin tutkimuksessa tarkastellaan. Kun taksonomia ymmärretään, siirrytään hyödyntämään sitä fysiikan ylioppilaskirjoitusten tarkastelussa. Uudistettua Bloomin taksonomiaa hyödyntäen analysoidaan yhteensä kaksitoista fysiikan ylioppilaskoetta vuosilta 2015 - 2018 ja 2021 - 2023. Kuusi kokeista edustavat paperikokeiden ajan loppua, ja kuusi uusimpia sähköisiä ylioppilaskokeita. Kokeiden tehtävät analysoidaan ja luokitellaan uudistetun Bloomin taksonomian mukaiseen taksonomiatauluun erityisesti huomioiden hyvän vastauksen piirteiden perusteella tunnettua kunkin tehtävän pistejakaumaa. Näin saadaan tietoa erikseen paperisten ja sähköisten fysiikan ylioppilaskokeiden tehtävien mittaamasta kognitiivisesta osaamisesta, sekä niiden vaatimista tiedon tyypeistä. Analyysin perusteella havaitaan, että fysiikan ylioppilaskokeet mittaavat laajasti erilaisia kognitiivisen osaamisen ja tiedon tasoja, kuitenkin selvästi painottuen ymmärtämistä ja soveltamista mittaaviin tehtäviin. Lisäksi havaitaan, että erityisesti painoarvoa on käsitteellisellä tiedolla ja menetelmätiedolla. Vertaamalla paperikokeiden ja sähköisten kokeiden tuloksia havaitaan, että sähköistymisen yhteydessä ymmärtämistä vaativa osuus tehtäväpisteistä on pienentynyt 11,5 %-yksikköä. Myös muita pienempiä muutoksia havaitaan, mutta ne eivät ole tilastollisesti merkitseviä. Lopuksi tutkielmassa arvioidaan muutosten syitä, erityisesti sähköistymisen tarjoaman laajemman työkaluvalikoiman vaikutusta tehtävänlaadintaan. Toisaalta taksonomiasta luonteesta ja tutkielman koejärjestelystä tunnistetaan puutteita, joiden seurauksena tulosten luotettavuus nousee kyseenalaiseksi.
-
(2019)Tämän työn tarkoitus on helpottaa opettajia ja koulutusalan asiantuntijoita lähestymään Wilberin Integraaliteoriaa ja integraaliopetusta. Integraaliteoriaa viitekehyksenä käyttävä integraaliopetus on yksi varteenotettavimmista vaihtoehdoista tulevaisuuden integraaliseksi ja mahdollisimman kokonaisvaltaiseksi opetusmenetelmäksi. Teoria-osiossa käydään läpi Integraaliteorian teorian tausta ja kehitysvaiheet. Sitten esitellään Integraaliteorian tärkeimmät osapuolet: AQAL matriisi, Wilber-Combs hila ja Integraalinen Metodologinen Pluralismi. Seuraavaksi keskustellaan integraaliopetuksesta, sen tarpeesta ja tunnuspiirteistä, ja siitä miten integraaliopetuksessa tulisi huomioida Integraaliteorian tärkeimmät osapuolet. Lopuksi pohditaan opettajan roolia ja integraaliopetuksen haasteita. Työn empiirinen osa koostuu toukokuussa 2018 Meksikossa Tecnologico de Monterrey -yliopiston Tampicon kampuksella tehdystä kyselytutkimuksesta. Kysetutkimuksen tarkoituksena oli selvittää opiskelijoiden subjektiivisia asenteita, mielipiteitä ja kokemuksia integraaliopetuksesta. Vastauksille suoritettiin tilastollinen analyysi SPSS ohjelmistolla. Opiskelijat arvioiva integraaliopetuksen hyödyn korkeaksi oppimiselle ja opiskelulle. Heidän arvioiden perusteella myös integraalinen lähestymistapa elämää kohtaan ylipäätään arvioitiin hyödylliseksi. Integraaliopetuksen transformatiivinen potentiaali arvioitiin korkeaksi. Lisäksi opiskelijat pitivät integraaliopetuksen piirteitä ja tavoitteita tärkeinä opetukselle. Vertailuryhmien (sukupuoli, ikä, opintolukukaudet yliopistossa, lukion keskiarvo ja yliopiston keskiarvo) sisäisien ryhmien vastauksien tilastollista poikkeavuutta ei löytynyt. Täten, opiskelijat arviot integraaliopetuksesta olivat positiivisia riippumatta taustatekijöistä.
-
(2021)Yleissivistävän koulutuksen pääasiallisia tavoitteita on luoda yhteiskuntaan valveutuneita, osallistuvia ja aktiivisia kansalaisia, jotka tekevät perusteltuja päätöksiä ja muodostavat mielipiteensä loogisen päättelyketjun tuloksena. Tällaista perustelevaa ja pohtivaa ajattelua kutsutaan kriittiseksi ajatteluksi. Vaikka kriittisen ajattelun kehittäminen nähdään koulutuksen tärkeänä tavoitteena, ovat kriittisen ajattelun taidot usein työelämän kannalta riittämättömällä tasolla jopa korkeakouluista valmistuvilla. Varsinkin yleisten ajattelun taitojen on havaittu olevan korkeakouluopiskelijoilla usein korkeintaan tyydyttävällä tasolla. Kriittisen ajattelun tutkimus on yhteiskunnallisesti merkittävää, mutta silti sitä on fysiikan kontekstissa tehty vain vähän. Siksi kriittisen ajattelun tutkiminen on mielenkiintoista ja ajankohtaista. Kriittinen ajattelu määriteltiin tässä tutkimuksessa kokoelmaksi korkeamman ajattelun taitoja ja tietoja, joita käytetään, kun informaatiota tunnistetaan, analysoidaan, tulkitaan ja yhdistellään. Taitoihin kuuluu myös tiedon, johtopäätösten, selitysten ja väitteiden luotettavuuden arviointi sekä oman ajattelun reflektointi. Kriittisen ajattelun prosessin tunnistettiin ongelmanratkaisussa koostuvan seuraavista vaiheista: ongelman tarkastelu, päätelmän tekeminen ja päätelmän perustelu. ja ajatusprosessin reflektointi. Ajattelulla on aina jokin kohde. Jotta ajattelu voi olla kriittistä, tulee ajattelijalla olla sekä kriittisen ajattelun yleisiä taitoja että riittävästi tietoa ajattelun aiheesta, jotta hän voi muodostaa ajattelullaan perusteltuja päätelmiä. Opetuksessa painotetaan näitä aihekohtaisia tietoja ja taitoja, mutta yleiset ajattelun taidot jäävät formaalissa opetuksessa usein sivuosaan. Tässä tutkielmassa tutkittiin fysiikan opettajaopiskelijoiden kriittistä ajattelua tasavirtapiiritehtävien vastausten avulla. Sähköoppi sisältää monimutkaisia ja toisistaan riippuvia käsiterakenteita, ja virtapiiritehtävien ratkaisu vaatii kriittistä ajattelua sisältävää päättelyä. Aineistona käytettiin Helsingin yliopistossa 2019 järjestetyn Fysiikan käsitteenmuodostus I – kurssin osana suoritetun kokeen vastauksia. Kokeesta tuli saada hyväksyttävä tulos kurssin läpäisemiseksi. Kokeen kysymykset koostuivat yksinkertaisista tasavirtapiiritehtävistä, joita piti analysoida Ohmin ja Kirchhoffin lakien avulla. Vastausten analysointia varten luotiin kriittisen ajattelun teorian avulla mittari, jonka avulla analysoitiin vastauksissa esiintyvää kriittistä ajattelua. Mittariin valittiin neljä kriittisen ajattelun piirrettä, jotka ovat syy-seuraussuhteen havaitseminen, ongelman osa-alueiden ja olettamusten havainnointi, perustelu ja ongelman kokonaisuuden huomiointi. Mittarin avulla vastaukset analysoitiin. Tuloksista tutkittiin kriittisen ajattelun piirteiden yhteyttä ongelmanratkaisuun, sekä erilaisten ajatuskulkujen ja ratkaisustrategioiden ilmenemistä kokelaiden vastauksissa. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka kriittisen ajattelun piirteet ja erilaiset ratkaisustrategiat ilmenevät, ja onko kriittisellä ajattelulla siirtovaikutusta tehtävien välillä. Tutkimuksen tuloksista voidaan päätellä kriittisen ajattelun olevan yhteydessä ongelmanratkaisun onnistumisen ja fysiikan ymmärryksen kanssa. Kriittisen ajattelun piirteitä havaittiin hyväksytyissä koesuorituksissa enemmän kuin hylätyissä kokeissa. Myös koetta uusiessa kriittisen ajattelun pisteet nousivat kullakin perättäisellä koesuorituksella. Ratkaisustrategioita tarkastellessa havaittiin viisi erilaista strategiaa, jotka luokiteltiin sen mukaan, mitä suuretta piiristä pyritään selvittämään ensin. Jännitteen ratkaisu piirin komponenttien yli näyttää tutkimuksen perusteella olevan yhteydessä paremman kriittisen ajattelun kanssa kuin muut strategiat. Yksikään vastaus, jossa ratkaisua lähdettiin rakentamaan ratkaisemalla ensin komponenttien läpi kulkeva virta, ei sisältänyt syy-seuraussuhde -kategorian kriittistä ajattelua. Myös muut kriittisen ajattelun piirteet olivat heikommalla tasolla kuin jännite ensin -strategiassa. Kriittisen ajattelun siirtovaikutuksesta ei havaittu tilastollisesti merkitsevää korrelaatiota eri tehtävien välillä, elleivät tehtävät olleet hyvin samantyyppiset.
-
(2021)Koulutuksellisen tasa-arvon nähdään toteutuvan, kun kenenkään taustaan liittyvät ominaisuudet, esimerkiksi sukupuoli, asuinpaikka tai äidinkieli eivät ennusta sitä, mihin koulutukseen kukin hakeutuu ja kuinka siinä menestyy. Vaikka suomalainen koululaitos on niittänyt kansainvälistäkin tunnustusta erinomaisilla oppimistuloksillaan ja menestyksellään PISA-testeissä, löytyy koulutuksellisen tasa-arvon suhteen puutteita myös tässä menestystarinassa. Itse asiassa juuri PISA-tulokset ovat osoittaneet, kuinka suomalainen koulutusjärjestelmä ei ole onnistunut tukemaan parhaalla mahdollisella tavalla maahanmuuttajataustaisten oppilaiden koulutusta. Vuoden 2018 PISA-testin mukaan kaikkien OECD-maiden eriarvoisimmat tulokset löytyivät Suomesta, kun verrattiin kantaväestön ja maahanmuuttajien tuloksia. Koska nimenomaan koululaitos nähdään maahanmuuttajataustaisten lasten ja nuorten ensisijaisena väylänä yhteiskuntaan integroitumisessa, on koulutukselliseen tasa-arvoon erityisen tärkeää kiinnittää huomiota nopeasti monikulttuuristuvassa yhteiskunnassa. Esimerkiksi kielitietoisen opetuksen voisi nähdä tarjoavan joitakin ratkaisuja aiheeseen. Vieraskieliseksi opiskelijaksi määritellään tässä tutkimuksessa jotain muuta kuin suomea, ruotsia tai saamea äidinkielenään puhuva henkilö. Vieraskielisten osuus väestöstä kasvaa jatkuvasti, ja yhä useampi vieraskielinen nuori valitsee peruskoulun jälkeen toisen asteen koulutukseksi lukiokoulutuksen. Kuitenkin vahvasti kirjalliseen osaamiseen perustuvan lukiokoulutuksen on ollut haasteellista vastata vieraskielisen opiskelijan kielitaitoon liittyviin erityispiirteisiin. Haasteita vieraskieliselle opiskelijalle asettaa esimerkiksi sisältöjen ja vieraan kielen samanaikainen opiskelu. Lisäksi minkä tahansa tieteenalan opiskelu vaatii kyseisen tieteenalan kielen oppimista. Tieteen kielellä on sen oma erityinen sanasto, semantiikka ja syntaksi, joiden hallinta on edellytyksenä itse tieteen hallinnalle. Opiskelija, joka siis tiedettä joutuu opiskelemaan itselleen vieraalla kielellä, on näin ollen ikään kuin kaksinkertaisen kieleen liittyvän haasteen edessä. Tämä väistämättä asettaa vieraskielisen opiskelijan epätasa-arvoiseen asemaan suomea äidinkielenään puhuvan opiskelijan rinnalla. Lukion oppitunnilla opiskelijalla on mahdollisuus päästä näyttämään osaamistaan monin eri tavoin. Usein arvioinnissa painottuu kuitenkin summatiivinen kurssikoe, jossa testataan ainoastaan opiskelijan kirjallista osaamista. Myös lukiokoulutuksen päättävissä ylioppilaskokeissa arvioinnin kohteena on nimenomaan opiskelijan kirjallinen osaaminen, joka välittyy erilaisiin tehtäviin annettujen kirjallisten vastausten kautta. Tämän tutkimuksen tavoitteena onkin selvittää, kuinka lukio-opiskelijan suomen kielen taito näkyy tehtäviin annetuissa kirjallisissa vastauksissa. Oppiaineista tämä tutkimus rajoittuu fysiikkaan, ja aineisto on kerätty Helsingin kielilukion ensimmäisen vuosikurssin fysiikan opiskelijoilta. Opiskelijat suorittivat FY2 Lämpö -kurssia, ja tutkimuksen aineistona toimiikin tämän kurssin oppikirjan tehtävät, opettajan antamat tuntitehtävät sekä opiskelijoiden vastaukset näihin tehtäviin. Tehtävien tehtävänannot luokiteltiin Andersonin ja Krathwohlin taksonomiataulun eri soluihin. Opiskelijoiden vastaukset luokiteltiin eri luokkiin niiden laadun perusteella. Suomen kielen taitoa tutkittiin vastauksissa esiintyneiden kielellisten virheiden ja oikein käytettyjen tieteellisten termien avulla. Andersonin ja Krathwohlin taksonomiataulun lisäksi teoreettista viitekehystä rakentaa kognitiivinen kuormitusteoria. Tutkimuksessa havaittiin, että opiskelijoiden tekemät tehtävät eivät kognitiiviselta vaatimustasoltaan olleet erityisen hankalia. Opiskelijoiden vastausten analyysin tulosten mukaan noin puolet opiskelijoiden vastauksista oli laadultaan rikkaita, mutta yli kolmasosa oli laadultaan heikkoja tai (esimerkiksi malliratkaisuista) kopioituja. Selkeästi suurin osa kopioiduista vastauksista oli annettu paljon sanallista selitystä vaativiin tehtäviin. Tehtävätyypiltään rutiininomaisiin laskutehtäviin sekä yksinkertaisiin kuvaajien piirto- tai tulkitsemistehtäviin oli annettu eniten rikkaita vastauksia. Lisäksi kielellisten virheiden sekä oikein käytettyjen tieteellisten termien havaittiin korreloivan vastauksen laadun kanssa.
-
(2023)Luonnontieteiden luonne ja luonnontieteellinen lukutaito ovat olleet pitkään tiedekasvatuksellisia tavoitteita sekä maailmanlaajuisesti että paikallisesti Suomen lukiojärjestelmässä. Tässä tutkielmassa toteutettavalla lukion opetussuunnitelmien perusteiden analyysillä on pyritty selvittämään mahdollistavatko lukion fysiikan ja kemian opetussuunnitelmarakenteet luonnontieteiden luonteen kattavan opetuksen. Tuloksia on vertailtu vuosina 2006 ja 2021 käyttöönotettujen opetussuunnitelmien perusteiden välillä. Analyysimalli perustuu perheyhtäläisyyslähestymistapaan ja edelleen sen pohjalta muodostettuun metakategoriamalliin, jota on täydennetty liittämällä mukaan luonnontieteellisen työskentelyn persoonallista lähtökohtaa ja tiedon faktuaalisuuden päämäärää kuvaavat vastakohtaparit. Tuloksista käy ilmi, että vuosina 2006 ja 2021 käyttöön otettujen lukion opetussuunnitelmien perusteiden välillä on selviä eroja, joiden valossa jälkimmäisessä on havaittavissa edellistä kattavampi näkemys luonnontieteiden luonteen opetuksesta. Fysiikan ja kemian oppiaineiden kognitiivis-episteemisten kokonaisuuksien analyysi osoittaa, kuinka vuonna 2021 käyttöön otettujen opetussuunnitelmien perusteiden aiempaa selkeämpi luonnontieteiden luonteen sisällyttäminen opetuksen tavoitteisiin ei ole johtanut aiheen kannalta olennaisen luonnontieteellisen menetelmän kuvauksen sisällyttämiseen opetussuunnitelmien perusteisiin. Sosiaalis-insitutionaalisten kokonaisuuksien analyysi osoittaa, kuinka fysiikan tavoitteet ovat selvästi kemiaa monipuolisemmat sosiaaliselta kannalta tarkasteltuna.
-
(2023)Tavoitteet. Tässä maisterintutkielmassa selvitetään neljään eri mekaniikan ilmiöön liittyviä virhekäsityksiä käsitteellisen muutoksen prosessin mallien avulla. Mallit ovat Posnerin käsitteellisen muutoksen yleinen malli (1982), Vosniadoun mentaalimallin muuttumisen malli (1994), Chin ontologisen kategorian muutoksen malli (1994) sekä diSessan p-primeihin ja koordinaatioluokkiin perustuva malli (1993). Tutkimuksen tavoitteena on vastata seuraaviin tutkimuskysymyksiin: 1) millaisia virhekäsityksia laaditut tehtävät (liite1) mittaavat käsitteellisen muutoksen näkökulmasta ja 2) miten erilaiset käsitteellisen muutoksen mallit vaikuttavat siihen, mitä virhekäsitystä ja miten kunkin tehtävän voi katsoa mittaavan. Erilaisten virhekäsitysten ja näiden korjaamiseen liittyvän käsitteellisen muutoksen tutkimisella on suuri merkitys tieteen oppimiselle ja opettamiselle, koska virhekäsitykset ovat oppijoiden pyrkimyksiä rakentaa yhteyksiä omien, mahdollisesti naiivien käsitysten ja näiden kanssa mahdollisesti ristiriidassa olevien tieteellisten käsitysten välille. Tieteen oppiminen ei koostu äkkinäisistä oivalluksista, vaan on pitkä ja vaiheittainen prosessi. Tämän prosessin luonnollinen tulos on synteettisten ja hajanaisten käsitysten luominen, kun oppija yrittää yhdistää omia aiempia käsityksiään tieteellisiin käsityksiin ja tämä tulisi ottaa huomioon tieteen opetusta suunniteltaessa. Menetelmät. Tutkielman tutkimusmenetelmänä käytetään mukaillen kvalitatiivista meta-analyysia em. kirjallisuudesta ja sen tarkoituksena tässä työssä on erityisesti arvioida teoriaa vertaillen erilaisten käsitteellisten muutoksen prosessien mallien hyödynnettävyyttä fysiikan mekaniikan opetuksen esimerkeissä. Käytetyt mekaniikan ilmiöt ovat ympyräliike, lentorata, pudotusliike sekä hetkellinen vuorovaikutus. Ennakko-oletukset on muodostettu opettajan työssä tehtyjen havaintojen pohjalta. Työn taustalla vaikuttava oppimiskäsitys on sosiokonstruktivistinen, joka on linjassa Perusopetuksen opetussuunnitelman 2014 perusteisiin. Tulokset ja johtopäätökset. Tyypillisiä virhekäsityksiä syntyy ajattelussa eri tasoilla ja eri syistä. Syitä näyttivät olevan yksinkertaisesti fyysisen ja symbolisen todellisuuden välinen kuilu sekä tiedon puute. Virhekäsityksissä oli nähtävissä tiedon lokerointia (Posner), synteettisten mallien muodostamista alkuperäisen viitekehysteorian päälle (Vosniadou), prosessin mieltäminen aineen tai materian virheelliseen ontologiseen kategoriaan (Chi) sekä diSessan luokittelemia, irrallisia ja käsitteellisestä ymmärryksestä irtonaisia p-primejä. Yhteistä kaikille tässä työssä käsitellyille neljälle käsitteellisen muutoksen prosessin malleille on, että oppiminen nähdään aktiivisena tiedon konstruointina ja sen lähtökohtana on olemassa olevien tietojärjestelmien muokkaaminen ja uudelleenjärjestely. Käsitteellisen muutoksen prosessin mallit eivät sulje toisiaan pois. Nämä aineistossa käsitellyt neljä käsitteenmuutosta tavoittelevat teoreettiset mallit eivät peruskoulumaailmasta tarkasteltuna ole tieteellisesti yhtä edustavia. Opetus voidaan suunnitella kaavamaisittain eteneväksi ja oppikirjaa mukailevaksi suoritukseksi, tai pohjaten opetuksen suunnittelu rakenteellisen ja konseptuaalisen tiedon syvälliseen ymmärrykseen. Kirjallisuuskatsauksen ja mekaniikan ilmiöiden tehtäviin suhteutettuna vaikuttaa siltä, että luonnontieteiden opettajalle on eniten hyötyä oppimisen prosessin ymmärtämisestä ja tiedon rakentumisesta, johon etenkin Posner (1982) sekä Vosniadou (1994) tarjoavat malleiltaan käytännöllisiä esimerkkejä pienin eroavaisuuksin. Lisäksi diSessan (1993) mallissa käsitellyiden p-primien hahmottaminen tarjoaa opettajalle laajempaa näkemystä erilaisten oppijoiden oppimisen lähtökohdista.
-
(2022)Tutkielman tavoitteena on selvittää, ilmeneekö Newtonin mekaniikan vastaisia käsityksiä fysiikan ylioppilaskokeiden monivalintaosioissa. Monivalintatehtävät on valittu tutkimukseen niin, että vastausvaihtoehdoissa ilmenee jokin tutkimuskirjallisuuden tunnistama Newtonin mekaniikan vastainen käsitys. Aineistona käytetään ylioppilastutkintolautakunnalta saatuja vastausjakaumia, joista voidaan analysoida, kuinka paljon Newtonin mekaniikan vastaisia käsityksiä ilmenee ylioppilaskokeiden monivalintaosioissa. Tutkielmassa esitellään myös yleisimmät tutkimuskirjallisuuden tunnistamat Newtonin mekaniikan vastaiset käsitykset. Lisäksi tutkielmassa pyritään avaamaan käsitteellisen muutoksen ja ymmärryksen problematiikkaa sekä pohditaan erilaisten monivalintakysymysten ongelmallisuutta käsitteellisen muutoksen ja ymmärtämisen mittaamisen näkökulmasta. Kun tulkitaan oppilaiden käsityksiä, on tärkeää olla tietoinen siitä, että käsitteellinen ymmärrys sisältää useita huomioitavia seikkoja. Newtonin mekaniikkaan liittyvä käsitteellinen ymmärrys sisältää sekä fysiikkaan liittyvää teoriatietoa että psykologisia seikkoja, jotka liittyvät oppimiseen. On havaittu, että oppilaiden epistemologioilla voi olla vaikutusta käsitysten syntymiseen. Oppilaiden epistemologioita tutkittaessa, on havaittu, että käsitykset tieteellisen tiedon luonteesta ovat hyvin erilaisia. Esimerkiksi oppilaalla voi olla ajatus, jonka mukaan tieteellinen tieto on varmaa, mikä voi johtaa siihen, että fysiikan oppiminen voidaan kokea hyvin abstraktiksi sekä hankalaksi lähestyä. Erilaisille oppilaiden käsityksille on pyritty löytämään selvyyttä myös ihmisten arkisten kokemusten kautta. Koordinaatioluokkateoria on monimutkainen joukko tapoja, joita ihmiset käyttävät tulkitsemaan tiettyjä havaittavia olioiden kategorioita maailmasta. Koordinaatioluokkiin liittyvät läheisesti p-primitiivi, joilla pyritään myös selittämään erilaisia käsityksiä. P-primitiivit ovat ikään kuin ihmisten arkipäiväisiä kokemuksia ja aktivoitunut p-primitiivi voi siirtää arkipäiväisen kokemuksen fysiikan kontekstiin. Tällöin on mahdollista, että fysiikan ilmiöiden tulkinta on virheellistä ja poikkeaa yleisesti tunnetuista fysiikan teorioista. P-primitiivejä voidaan pitää yhtenä selittävänä tekijänä, miksi Newtonin mekaniikan vastaisia käsityksiä ilmenee. Newtonin mekaniikan vastaisten käsitysten tutkimiseen on kehitetty erilaisia työkaluja, joilla pyritään selvittämään oppilaiden käsityksiä, kuten FCI-testi. FCI-testi on monivalintatesti, joka sisältää kysymyksiä mekaniikkaan liittyen ja vastausvaihtoehdot pyrkivät testaamaan yleisesti tunnistettuja Newtonin mekaniikan vastaisia käsityksiä. Oppilaiden käsityksiin liittyvät tulkinnat jäävät kuitenkin hyvin ohuiksi, sillä monivalintatehtävät eivät pysty mittaamaan oppilaiden tarkkaa käsitteellistä ymmärrystä Newtonin mekaniikasta. On havaittu, että testitulokset riippuvat usein kontekstista, johon kysymys on asetettu. On myös havaittu, että vastausvaihtoehtojen asettelu vaikuttaa testitulokseen. Monivalintatestejä voidaan kuitenkin käyttää analyyttisinä työkaluina, jotka kertovat esimerkiksi, että tietyt käsitykset ilmenevät herkästi tai väärät vastaukset ilmentävät, että syvällistä ymmärrystä aiheesta ei ole. Tutkimukset ovat osoittaneet, että yleisimmät Newtonin mekaniikan vastaiset käsitykset liittyvät kinematiikkaan, impetukseen, aktiiviseen voimaan, kahden kappaleen välisiin voimiin ja voimien superpositioperiaatteeseen sekä painovoimaan ja massaan. Tutkimusaineistona tutkimuksessa käytettiin fysiikan ylioppilaskokeiden monivalintaosioiden kysymyksiä ja vastausjakaumia. Tutkimuksessa analysoitiin teoreettisen viitekehyksen nojalla viisi monivalintatehtävää kahdelta eri koekerralta. Samoista monivalintatehtävistä esitettiin myös vastausjakaumat, jotka analysoitiin esitetyn teorian pohjalta. Tutkimustulokset osoittavat, että ylioppilaskokeiden monivalintaosioissa ilmeni eniten vääriä vastauksia vaihtoehtoon, joka sisälsi Newtonin mekaniikan vastaisen käsityksen aktiivisesta voimasta, impetuksesta ja kahden kappaleen välisestä voimien dominanssiperiaatteesta. Vaikka tutkimustulokset eivät kerro suoraan oppilaan käsitteellisestä ymmärryksestä, tutkimustulokset viittaavat siihen, että Newtonin mekaniikan vastaisia käsityksiä ilmenee ja mekaniikan kvalitatiivinen osaaminen jää osittain heikoksi.
-
(2023)Projektet Avoin Data Opetuksessa går ut på att hålla fortbildningar för lärare och skapa undervisningsmaterial för gymnasiet, med öppna data och statistikbehandling som huvudtema, och python-programmering som verktyg. Projektet är planerat at passa in i många ämnen, och utgår ifrån att de flesta elever inte har programmerat tidigare. I denna avhandling undersöks aktuella undervisningsbegrepp så som tvärvetenskaplig undervisning, autentisk undervisning och projektbaserat lärande, och vilken betydelse dessa får ur projektets synvinkel. Tvärvetenskaplig undervisning är att modebegrepp inom pedagogiken, och jag ville undersöka vad det i praktiken innebär, och vilka officiella institutioner som uppmanar till det. De sista avsnitten är ett subjektivt återberättande av mitt eget arbete med projektet, mina insikter och de med- och motgångar jag har mött när jag har skrivit material och testat det i klassrummet. Feedback-formulär och elevers utlåtande ligger som grund för en del av analysen. I projektet används verkliga mätdata från institutioner som CERN och THL. Detta ger projektet en värdefull autenticitet, men ger även upphov till många nya utmaningar.
-
(2022)Opinnäytteessä pohditaan, voisiko lukion sähkömagnetismin opetuksen yhteyteen kytkeä pienoissähkömoottorin kokeellista tutkimista. Ajatuksena on, että tällainen didaktinen rekonstruktio auttaisi sähkömagnetismin aihepiirin tavoitteiden saavuttamisessa. Pienoissähkömoottori poikkeaa fysiikan opiskeluun käytetyistä koe-, havainnollistamis- ja muista apuvälineistä siten, että se on reaalimaailmassa yleinen olemassa oleva sähkömagnetismiin perustuva tekninen sovellus. Sen kokeellinen tutkiminen tuo toisenlaisen, eräässä mielessä autenttisen näkökulman sähkömagneettisten ilmiöiden ilmenemiseen ympäristössämme. Tämä näkökulma voisi toimia opiskelijalle vahvistavana elementtinä aihepiirin käsitteiden omaksumisessa. On eri asia tehdä empiiristä tutkimista varta vasten siihen suunnitelluilla koevälineillä, kuin aidolla reaalimaailman teknisellä sovelluksella. Pienoissähkömoottorista saa käsityksen siitä, miten sähkömagnetismia sovelletaan käytännössä. Lukion opetussuunnitelman perusteet 2019 määrittelevät lukion kurssimoduulin 7, Sähkömagnetismi ja valo, keskeiset sisällöt. Sähkömagnetismin osalta keskeiset sisällöt ovat kaikki enemmän tai vähemmän läsnä pienoissähkömoottorin toiminnan periaatteissa. Tämä tarjoaa hyvän lähtökohdan opinnäytteen pohdinnalle. Sähkömagnetismin aihepiiri käydään vaiheittain läpi ja moottorin tutkiminen kytketään jokaiseen vaiheeseen siihen soveltuvalla tavalla. Induktioilmiön suhteen hyödynnetään pienoissähkömoottorin sitä ominaisuutta, että se toimii akselistaan pyörittämällä myös generaattorina. Sähkömagneettinen säteily ja valo aihepiirinä ei sisälly opinnäytteeseen. Oppimisteoreettisena viitekehyksenä opinnäytteessä on hahmottava lähestymistapa. Sähkömagnetismin kurssin sisällöllisen etenemisen runkona käytetään Galilei 7 –oppikirjaa vuodelta 1996. Kirja sopii tehtäväänsä hyvin erityisesti sen vuoksi, että se on konstruoitu hahmottavan lähestymistavan periaatteiden mukaisesti. Kirjan sisältö on pieniä yksityiskohtia lukuunottamatta relevantti iästään huolimatta. Opinnäytteen johtopäätöksissä todetaan, että pienoissähkömoottorin tutkimisen kytkeminen kurssin yhteyteen on realistinen ajatus. Tutkiminen on käytännössä toteutettavissa tavanomaisessa luokkahuoneympäristössä, eikä siihen pääosin tarvita erityisvälineitä. Moottorit ovat edullisia, joten kustannukset eivät ole esteenä. On perusteltua ajatella, että tutkimisen myötä opiskelijat saavat sähkömagnetismin ilmiöihin ja käsitteisiin toisen näkökulman, jolla on oppimista vahvistava rooli. Ongelmiksi tunnistetaan moottorin eräiden ominaisuuksien havainnollistamisen tekninen järjestäminen, sekä mahdollisesti opettajien valmius didaktisen rekonstruktion toteuttamiseen käytännössä.
-
(2021)Suomalaisessa opetuksessa oppikirjalla on ollut perinteisesti keskeinen asema, ja niitä enenemissä määrin tukevat tai korvaavat sähköiset oppimateriaalit. Fysiikan oppikirjoissa esiintyy luontevana osana erilaisia representaatioita, koska fysiikassa representaatioilla voidaan välittää tietoa tehokkaasti ja tukea päättelyä. Erilaiset representaatiot korostavat eri osia niiden kohteesta, jonka vuoksi useammasta representaatiosta koostuvaa kokonaisuutta, monirepresentaatiota, voidaan hyödyntää oppimisen tehostamiseksi. Monirepresentaatioissa olennaista on representaatioiden välinen suhde eli pedagoginen funktio ja niiden hyödyntäminen edellyttää opiskelijalta aikaa ja ponnistelua. Oppimateriaalien keskeisen aseman sekä representaatioiden ja monirepresentaatioiden oppimista tukevan vaikutuksen vuoksi tässä tutkielmassa selvitettiin, minkälaisia representaatioita käytössä olevissa lukion fysiikan sähköisissä oppimateriaaleissa on, muodostavatko representaatiot monirepresentaatioita ja mitkä ovat kyseisten monirepresentaatioiden pedagogiset funktiot. Tutkitut representaatiot liittyivät sähkömagnetismiin. Tutkimusmenetelmänä oli laadullinen sisällönanalyysi, jossa tarkastelun kohteena olivat erikseen yksittäisten representaatioiden rakenteet ja monirepresentaatioiden pedagogiset funktiot. Tavoitteena oli tulosten ja johtopäätösten valossa selvittää, olisiko oppimateriaaleissa kehittämisen varaa representaatioiden suhteen ja kuinka opettajan on kiinnitettävä oppimateriaalien representaatioihin huomiota suunnitellessaan opetustaan ja siinä käytettäviä muita materiaaleja. Tutkielman yksi keskeinen havainto oli se, että oppimateriaaleissa esiintyy erilaisia pedagogisia funktioita toteuttavia monirepresentaatioita. Kuitenkaan oppimateriaalit eivät selkeästi ohjaa lukijaa tulkitsemaan representaatioita monirepresentaatioina, eikä varsinkaan sitä, millä tavalla näiden representaatioiden välistä suhdetta tulisi tulkita. Yksi esimerkki tavasta korjata edellä mainittua puutetta on oppimateriaalien sähköisyyden suurempi hyödyntäminen esimerkiksi representaatioiden välistä yhteyttä korostavilla simulaatioilla. Oppimateriaalien tuottamisessa tulisi harkita, minkälaisia representaatioita esitetään ja mihin suuntaan niiden tulkitsemista ohjataan. Opettaja voi omassa opetuksessaan kiinnittää huomiota oppimateriaalien representaatioihin ja täydentää niitä omilla materiaaleilla tai selventää niiden merkitystä opiskelijoille oppimisen tukemiseksi.
-
(2022)Tutkimuksessa perehdyttiin ns. tieteen luonteen asemaan osana lukion fysiikan opetusta. Tieteen luonteella viitataan tieteen historiallisiin, sosiologisiin ja filosofisiin näkökantoihin. Tieteen luonne voidaan tiivistää ns. tieteellisen tiedon luonteen konsensusnäkemyksen mukaisesti kahdeksaan teemaan. Teemat kuvaavat tieteen luonteen eri ominaisuuksia ja antavat näkemyksen siitä, miten tieteellinen tieto rakentuu. Työssä tehdään yhteenveto siitä, mitkä luonnontieteen konsensusnäkemyksen mukaiset teemat tulevat esille lukion fysiikan opetussuunnitelmassa 2019 ja missä yhteydessä. Eri teemojen esiintymisestä tehdään kooste, jossa tiivistetään mitkä teemoista esiintyvät eniten ja mitkä vähiten. Teemojen esiintymisessä huomattiin suuria eroja niin yleisesti kuin kurssikohtaisestikin. Eniten teemoista esille tuli tieteen sosiaalinen ja kulttuurinen yhteys, joka esiintyi seitsemässä kahdeksasta kurssista. Tämän lisäksi koko fysiikan opetussuunnitelma voidaan nähdä rakennettuna kyseisen teeman ympärille: Opetussuunnitelma tuo esille toistuvasti yhteiskunnan, ympäristön, teknologian ja tulevaisuuden tärkeyden. Tämä antaa oppiaineelle selkeän suunnan ja yrittää liittää kaukaiselta tuntuvat teorian opiskelijan elämään. Tutkimuksessa tuli esille, että tieteen sosiaalisen ja kulttuurisen yhteyden lisäksi myös muiden teemojen sisällyttäminen opetukseen on tärkeää. Kun työn tulokset rinnastetaan tutkimuskirjallisuudessa esitettyihin näkemyksiin ja aiheesta tehtyihin tutkimuksiin, on selvää, että LOPS 2019 jättää tieteen luonteen painotuksen selvästi vähemmäksi kuin kirjallisuudessa suositellaan.
-
(2022)Fysiikka on kokeellinen luonnontiede ja käsityksemme maailmankuvasta pohjautuu pitkälle kokeellisesti tutkittuun tietoon. Fysiikan opetuksen eräänä tavoitteena on puolestaan rakentaa käsitys fysiikasta luonnontieteenä. Kokeelliset havainnot eivät ole tärkeitä pelkästään tieteen kannalta, muttamyös oppimisen näkökulmasta. Etäopetuksen aikana kokeellisen työskentelyn mahdollisuudet ovathyvin rajalliset. Opetaja voi näyttää deomonstraatioita tai joissakin tapauksissa oppilaat voivat tutkia ilmiöitä kokeellisesti myös kotona. Opetuksen maksuttomuus ja työturvallisuus asettavat lisäähaasteita järjestää kokeellista työskentelyä etänä.Tietokonesimulaatiot ovat olleet opetuksessa käytössä reilun parin vuosikymmenen verran. Tietokoneiden kehittyessä, niiden käyttökohteet ovat samalla monipuolistuneet. Laskemisen lisäksi niitävoidaan käyttää data-analyysiin sekä erilaisiin visuaalisiin simulaatioihin. Tietokonesimulaatiot tarjoavat opiskelijalle vaihtoehtoisia tapoja oppia fysiikaa: opiskelija pääsee tutkimaan ilmiöitä, joidenhavainnointi saattaa olla lähes mahdotonta laboratorio-olosuhteissa. Sähkömagnetismin tapauksessa tietokonesimulaatioiden avulla opiskelija voi hidastaa ajan kulkua, tutkia silmälle näkymättömiä tapahtumia tai soveltaa aiemmin opittua tietoa rakentamalla monimutkaisempia koejärjestelyjä. Opinnäytetyön tavoitteena on selvittää kirjallisuuskatsauksen avulla tietokonesimulaatioiden mahdollisuutta korvata todellinen koe etäopetuksen aikana. Opinnäytetyössä keskustellaan tämän aiheen pohjalta neljä kokeellista työtä, joihin pyritään löytämään ratkaisuja havainnollistaa ilmiöt mahdollisimman selkeällä tavalla.Opinnäytetyön tutkimusmenetelmänä on käytetty kirjallisuuskatsausta. Teoriatausta nojautuu kir-jallisuudessa esiintyvään tutkittuun tietoon ja se antaa lähtökohdat varsinaisten simulaatioidentarkastelulle. Opetussuunnitelman sisältö asettaa tietyt rajat: mitä ilmiöitä halutaan tarkastellaja mitkä ovat oppimistavoitteet. Teoriataustasta löytyy kirjallisuus, jonka pohjalta tietokonesimulaatioiden erilaisia käyttömahdollisuuksia, etuja ja haasteita tiedetään olevan aikaisempien tutkimusten pohjalta. Kirjallisuudessa esiintyvät tutkimustulokset viittaavat yhtä selkeästi tietokonesimulaatioiden, kuin kokeellisen työskentelyn hyödyllisyyteen oppimistulosten parantamiseksi. Tässäopinnäytetyössä pyritään selvittämään näiden kahden risteystä: millä tavoilla tietokonesimulaatiovoi korvata todellisen kokeen ja auttaa opiskelijaa hahmottamaan parhaalla mahdollisella tavallatarkasteltavaa ilmiötä.
-
(2021)Tutkielman tarkoituksena on arvioida tietotekniikan käytön kognitiivisia vaikutuksia lukion fysiikan ja matematiikan opetuksessa. Tutkielma on pääasiallisesti kirjallisuuskatsaus, mutta siihen sisältyy myös haastatteluaineiston analyysi. Kirjallisuusosiossa selvitämme, millaisia toimenpiteitä Suomessa on lukiokoulutuksen digitalisaation suhteen tehty, ja pyrimme muodostamaan kokonaiskuvan digitalisaation nykytilasta. Lisäksi perehdymme tietotekniikan opetuskäyttöä käsittelevään kognitiivisen psykologian tutkimukseen. Määrittelemme oppimisen kognitiivisena prosessina ja käsittelemme tunnetilojen, motivaatiotekijöiden ja psykologisten perustarpeiden merkitystä sen kannalta. Seuraavaksi käymme läpi tutkimustietoa hakukoneiden, sähköisten tekstilajien, sähköisten oppimisympäristöjen ja symbolisen laskennan vaikutuksista muistin, luetunymmärtämisen, ongelmanratkaisun ja keskittymiskyvyn kaltaisiin kognitiivisiin toimintoihin. Myös tietotekniikan käytön sekä fysiikan ja matematiikan oppimistulosten välinen suhde on tutkielman kannalta keskeinen näkökulma. Kokeellisessa osiossa analysoimme tietotekniikan opetuskäyttöä koskevaa haastatteluaineistoa kirjallisuusosiossa käsiteltyjen havaintojen perusteella. Haastatteluaineisto koostuu viiden suomalaisen lukiossa työskentelevän fysiikan ja matematiikan opettajan haastattelujen yleiskielisistä litteroinneista. Analyysin tavoitteena on avata tutkimuskirjallisuudesta näkökantoja reaalimaailman luokkahuoneisiin. Lisäksi kuulemme opettajien subjektiivisia näkemyksiä digiloikan toteuttamisesta, onnistumisesta ja tulevaisuuden visioista. Tiivistämme tutkimuskirjallisuuden ja haastatteluaineiston pohjalta tekemämme havainnot viideksi nyrkkisäännöksi, joiden tavoitteena on tuoda tietotekniikasta opetustilanteisiin mahdollisimman paljon lisäarvoa hilliten samalla sen haittavaikutuksia. Säännöissä korostuu erityisesti sähköisten oppimateriaalien ja oppimisympäristöjen oikeaoppinen suunnittelu sekä niiden luokkahuonekäyttö. Nämä viisi sääntöä määrittelemme seuraavasti: 1. tuetaan opiskelijan itsesäätelyä, 2. luodaan valinnanvapauden illuusio, 3. rakennetaan osaamista jo perusasteella, 4. rajataan tietotekniikalle apuvälineen rooli, ja 5. vältetään digitalisaation pitämistä itseisarvona.
-
(2023)Tässä tutkielmassa tarkastellaan yleisen suhteellisuusteorian opetusta lukiofysiikan aiheena. Tutkielmassa esitetään integratiivisen kirjallisuuskatsauksen avulla yleiseen suhteellisuusteorian opetukseen lukiotasolla liittyvää tutkimusta. Opetuksen mahdollisuuksia tarkastellaan koordinaatioluokkateorian ja didaktisen rekonstruktion mallin teoreettisessa viitekehyksessä ja tutkimuskirjallisuutta peilataan vuoden 2019 lukion opetussuunnitelmaan. Luvussa 2 esitetään tutkimuksen toteutus ja metodit sekä pohjustetaan työn tarkoitusta. Luvussa 3 esitetään tutkielman teoreettisena viitekehyksenä toimiva koordinaatioluokkateoria ja didaktisen rekonstruktion malli. Luvussa 4 annetaan näkymiä tutkimuskirjallisuuden havaitsemiin yleisen suhteellisuusteorian oppimissisältöihin, oppimistavoitteisiin sekä opetuksen haasteisiin lukiotasolla ja esitetään kokoelma erilaisia opetusmalleja yleisen suhteellisuusteorian opetukseen lukiotasolla. Opetusmalleja tarkastellaan koordinaatioluokkateorian kehyksessä. Luvussa 5 pohditaan yleisen suhteellisuusteorian merkitystä osana yleissivistävää opetusta. Luvussa 6 esitetään oppimisteorioiden välinen synteesi, jonka avulla voidaan kuvata fysiikan opetuksen iteratiivisen syklistä prosessia, kuinka uusia tietokerroksia levitetään vanhan päälle, jotta pääsemme syvemmälle opetettavaan aiheeseen. Tämän lisäksi luvussa linkitetään yleisen suhteellisuusteorian opetus kokonaisuutena osaksi teoreettista viitekehystä sekä pohditaan tehtyä työtä kokonaisuutena. Tutkimuskirjallisuuden perusteella koordinaatioluokkateorian ja didaktisen rekonstruktion mallin viitekehyksessä yleisen suhteellisuusteorian opettaminen lukiossa vaikuttaisi olevan käsitteellisellä tasolla varsin mahdollista. Yleisen suhteellisuusteorian opetukseen lukiotasolla on olemassa useita erilaisia opetusmalleja ja analogioita, joita hyödyntämällä abstraktia ja arkikokemusta vailla olevan teorian ja ilmiöiden opettamista on voitu yksinkertaistaa lukiotasolle sopivaksi. Myös erilaiset opetuskokeilut tukevat tätä näkemystä. Suhteellisuusteorian opetuksen positiivisia vaikutuksia oppilaiden motivaatioon ja kiinnostukseen on myös raportoitu tutkimuskirjallisuudessa. Kuitenkin suhteellisuusteoriaa ei mainita sanallakaan lukion vuoden 2019 opetussuunnitelmassa vaikkakin opetussuunnitelmasta löytyy monia yhtymäkohtia suhteellisuusteorian opettamiseen lukiotasolla. Tutkielman valossa suhteellisuusteorian puuttuminen lukion opetussuunnitelmasta vaikuttaisi olevan ensisijaisesti arvovalinta.
Now showing items 1-19 of 19