Kokeellisen työskentelyn opiskelu ja arviointi voivat edetä hierarkkisesti. Ensimmäisellä tasolla tavoitteet liittyvät esimerkiksi mittavälineiden tarkoituksenmukaisen käyttöön ja mittatulosten kirjaamiseen järkevällä tarkkuudella. Seuraavan tason taitoja ovat tutkimuslaitteistojen huolellinen rakentaminen, ohjeen mukaan työskentely sekä tutkittavan ilmiön havaitseminen. Vaativimman tasolla tutkimustaidoissa edellytetään tutkimuksen suunnittelua, itsenäistä toteutusta, tulosten kriittistä arviointia, käsitteiden käyttämistä ja soveltamista.
Fysiikan opetuksen tueksi
Koulutus ja tutkinnot
Perusopetus
Fysiikka
Täältä löydät tukea fysiikan perusopetuksen vuosiluokille 7–9.
Luova ajattelu kehittyy myös luonnontieteiden opiskelussa. Luovuudella tarkoitetaan tässä kykyä tuottaa uusia ideoita tai menetelmiä, jotka ovat sekä omaperäisiä että käytännöllisiä ja toimivia. Luovuus edellyttää alaan liittyvää tietoa, kykyä muistaa ja yhdistellä asioita sekä kykyä nähdä asioita erilaisesta ja jopa kriittisestä näkökulmasta. Luovuus edellyttää myös taitoa ja halua oppia edeltäjiltään, mutta olla myös vapaa heihin nähden.
Ilmiöitä ja asioita selitetään usein mallien avulla. Ne ovat yksinkertaistuksia tutkittavista kohteista ja niitä käytetään, jotta tutkimuskohteita saadaan kuvattua ymmärrettävästi. Mallit voivat olla myös kuvia tai piirroksia, jotka kertovat tutkimuskohteesta vain olennaiset asiat. Mallit eivät ole pysyviä, vaan ne muuntuvat ja tarkentuvat, kun tutkittavasta ilmiöstä saadaan lisää tietoa. Kartat, aurinkokuntamalli, veden kiertokulku, kytkentäkaaviot ja tasainen liike ovat esimerkkejä malleista. Ilmiöitä mallinnetaan myös graafisten esitysten ja kaavioiden avulla.
Oppimiskokonaisuuksia kuvataan perusopetuksen opeussuunnitelman perusteissa. Fysiikalla on yhtymäkohtia lähes kaikkien oppiaineiden kanssa esimerkiksi äidinkieli, mittayksiköt ja niiden lyhenteiden merkitseminen; matematiikka, matemaattinen mallintaminen; biologia, luonnonilmiöiden tutkiminen sekä havaintojen ja tulosten kirjaaminen; maantieto, aurinkokunnan rakenne; kielet, suureiden kirjaintunnukset; historia, keksijät, keksinnöt ja tapahtumat, jotka ovat edistäneet fysiikan kehitystä; uskonto, uskontojen vaikutukset tieteiden kehittymiseen eri aikakausina sekä taide- ja taitoaineet, tietojen soveltaminen.
Monilukutaito tarkoittaa yleisesti erilaisten tekstien tulkitsemisen, tuottamisen ja arvottamisen taitoja. Tekstit voivat olla sanallisia, kuvallisia, auditiivisia, numeerisia ja kinesteettisiä sisältäen käsitteitä, teorioita ja lakeja. Tekstit voivat olla esimerkiksi erilaisia lyhenteitä, merkkejä, matemaattisia lausekkeita, graafisia esityksiä, erilaisia ilmiöitä kuvaavia malleja, simulaatioita, piirroksia tai eleitä. Oppilaan monilukutaidon kehittyessä hän oivaltaa, miten tekstien sisältämää tietoa tulkitaan ja millaisia merkityksiä niillä rakennetaan ja miten erilaisia viestintätapoja käytetään.
Tutkimus on tarkasti ohjeistettu (suljettu) tai avoin riippuen, paljonko tutkimuksen tekemisen vaiheita ohjataan. Avoimuutta voidaan lisätä työskentelyn edetessä. Myös täysin avoin tutkimus edellyttää opettajan ohjausta.
| Tutkimuksen avoimuus | Tutkittava ongelma | Tarvittava materiaali | Ohjeet | Tuotoksen muotoilu |
|---|---|---|---|---|
| 0 | Annettu | Annettu | Annettu | Annettu |
| 1 | Annettu | Annettu | Annettu | Avoin |
| 2A | Annettu | Annettu tai osittain avoin | Annettu tai osittain avoin | Avoin |
| 2B | Annettu | Avoin | Avoin | Avoin |
| 3 | Avoin | Avoin | Avoin | Avoin |
Simulaatiot ovat vuorovaikutteisia, todellisuutta jäljitteleviä sähköisiä sovelluksia. Internetistä löytyy lukuisia simulaatioita fysiikan ilmiöiden tutkimiseen ja havainnollistamiseen. Simulaatioissa voidaan tutkia eri muuttujien vaikutusta ilmiöön. Simulaatioiden avulla voidaan tutkia esimerkiksi liikkeen peruslakien paikkansapitävyyttä tai planeettojen kiertoratoja. Simulaatiot sopivat hyvin esimerkiksi avoimien tutkimustehtävien työkaluiksi tai opitun asian ymmärtämisen varmistamiseksi.
Teknologialla tarkoitetaan tässä sitä osaa maailmasta, jonka ihminen on rakentanut omiin tarpeisiinsa. Ihminen myös rakentaa ja kehittää maailmaa teknologian avulla. Teknologia hyödyntää luonnonlakeja ja -ilmiöitä. Se on poikkitieteellistä. Siinä yhdistyvät mm. luonnontieteet, kädentaidot, design ja taide. Keskeistä siinä ovat luovuus ja ongelmanratkaisu sekä tarkoituksenmukaisuus ja toimivuus. Opetuksessa teknologian kehittämistä tarkastellaan kestävän kehityksen, vastuullisuuden ja luonnon ehdoilla toimimisen näkökulmista.
Opetussuunnitelman perusteiden tavoitteessa T8 teknologisia sovelluksia voivat olla esimerkiksi termospullo ja sähkömoottori. Yksinkertaisia teknologisia ratkaisuja voidaan ideoida esimerkiksi paperiliittimestä.
Tietotekniikka
Tietotekniikan käyttäminen mittauksissa on oleellinen osa nykyaikaista fysiikan opetusta. Tietokonepohjaisella mittausjärjestelmällä voi korvata useita perinteisiä välineitä. Koulukäyttöön sopiva järjestelmä on yleensä yleiskäyttöinen, ja antureita voidaan käyttää monien ilmiöiden mittaamiseen. Mittausjärjestelmä on työkalu – tehokas, mutta ”läpinäkyvä” apuväline. Opetuksessa opittavan ilmiön itsensä tulee kuitenkin säilyä pääroolissa.