Liikkeen tutkimista vaunuradalla (8lk)

Tutkimme tänään tasaista ja kiihtyvää liikettä vaunuradan ja liiketutkan avulla (katso työohje). Koska meillä on vain yksi vaunurata, teimme työn yhdessä opettajan koneella niin että oppilaat toimivat koneenkäyttäjänä, vaunun lähettäjänä ja kiinniottajana sekä asettivat tarvittavat punnukset vaunua vetävän narun päähän tai vaunun kyytiin. Kuvaajia katseltiin videotykin kautta ja pohdittiin samalla sitä mitä tapahtuu.

                                 Punnus narunpäässä                Vaunurata ja liiketutka

Saimme aikaan tasaisen liikkeen kuvaajan sekä kiihtyvän liikkeen kuvaajia eri tilanteista (kiihdyttävää voimaa kasvatettiin lisäämällä punnuksia narun päähän). Myös vaunun kyytiin lisätyn massan hidastava vaikutus tuli esiin. Lisäksi laskimme vaunun kiihtyvyyden aika - nopeus - kuvaajan avulla.

                                           Kiihtyvä liike (yksi 50g punnus narun päässä)

Työnsuoritus toimi hyvin näinkin vaikka se tehtiinkin opettajajohtoisesti. Kuvat tallennettiin työn edetessä opettajan koneella ja oppilaat saivat ladata ne itselleen blogin välityksellä. Jokainen ryhmä teki kuvien avulla oman työselostuksensa ja omat kiihtyvyyslaskunsa.

                                         Tasainen liike (vaunu tönäistiin liikkeelle)

Ensimmäinen kuukausi fykeläppäreitä

Läppärit ovat olleet nyt kuukauden käytössä fysiikan ja kemian tunneilla. Vaikka aluksi suunnittelin, että koneet voisivat olla pysyvästi oppilaiden pöydillä, käytäntö on muodostunut sellaiseksi, että ne kerätään tunnin päätteeksi kärryyn. Syy on se että kemian töissä käytetyt kemikaalit, kaasupolttimet ja vesi eivät oikein sovi yhteen tietokoneen kanssa. Käytännössä kemian työohjeen olen edelleen antanut suullisesti, työ on tehty ja dokumentoitu digikameralla ja kun pöytä on ollut siisti ja kuiva, läppärin on voinut hakea kärrystä. Työselostus on sitten tehty läppärillä digikuvia hyödyntäen. Tällä hetkellä kemiaa on sekä 7. luokalla että 9. luokalla, ja molemmilla homma on toistaiseksi toiminut ihan mallikkaasti, joskin suurin osa töistä on vielä tehty vihkoon perinteisesti, ja vain pari työtä on tehty läppärillä. Läppärillä on tehty sellaiset työt, joissa on ollut jotain visuaalisesti mielenkiintoista valokuvattavaa, kuten indikaattorin värin vaihtuminen titrauksessa, tai jokin vähän suurempi ja monimutkaisempi työ kuten tislaus.

Koneen käynnistyminen ja sisäänkirjautuminen tunnin alussa on sujunut suhteellisen nopeasti. Latausjohtoja on käytetty tarvittaessa, ei joka tunti. Kerran viikossa olen jättänyt koneet latautumaan luokkaan pöydille, koska käyttämässäni kärryssä koneita ei voi ladata (se on aivan tavallinen labrakärry). 

Fysiikassa on ollut hieman helpompaa toteuttaa läppäreillä työskentelyä. Läppäreitä on käytetty paria tuntia lukuunottamatta joka tunti. Vain sellaisilla tunneilla, joilla on laskettu laskuja paperille kynällä ja laskimella, läppärit ovat olleet sivussa (toki silti pöydällä). Tämä on tuntunut hieman hassulta, mutta koska oppilailla on samat kokeet koko koulussa, en kai voi muutakaan, kokeessa kun ei voi käyttää läppäriä. Näillä tunneilla on ollut myös hieman hankalaa palata opettajakeskeiseen opetukseen, osalla silmät ovat seuranneet läppärin näyttöltä jotain opettajaa mielenkiintoisempaa. Vielä en ole tehnyt "työohjeita" laskujen laskemiseen, ehkäpä se pitäisi tehdä seuraavaksi? Lisäksi blogissa voisi olla tehtävien vastaukset tarkistamista varten. Kun tehtäviä on tullut lisää, oikean työohjeen löytäminen blogista on hieman hankaloitunut. Pitää miettiä miten tämän asian saisi selkeämmäksi. En ole vielä teettänyt kotitehtäviä virtuaalivihkoon, olen odottanut sitä että blogin päivitys opittaisiin ensin kunnolla luokassa. Ainakin toisella ryhmällä on vielä ongelmia blogipäivityksissä. Blogeja on alettu päivittämään suoraan WordPressin käyttöliittymästä sähköpostipäivityksen sijaan.

Työskentely fysiikassa on muuttunut läppäreiden myötä opettajavetoisesta oppilaskeskeisemmäksi. Kun oppilaat ovat kiertäneet työpisteitä eri järjestyksessä, välillä tunnelma on ollut kuin rautatieasemalla. Tekemisen meininki on kuitenkin ollut hyvä ja tehtäviä on tehty innokkaasti. Läppäreitä tai antureita ei ole kyseenalaistettu vaan käytetty luontevasti. Aluksi olen yleensä käynyt työnsuorituksen lyhyesti yhdessä läpi, näyttänyt tykillä LoggerPron käyttöä ja sen jälkeen oppilaat ovat tehneet työn. Muutama nopea ryhmä on tehnyt töitä eteenpäin vain lukemalla seuraavan työohjeen ja yllätyksekseni saaneet työn tehdyksi, toisille ryhmille on pitänyt lisäohjeita antaa melkein joka välissä joten työ on edennyt hieman hitaammin. Tässä onkin suurin haaste tai mahdollisuus, kaikki eivät ehkä ehdi tehdä kaikkea. Jos nopeille vain on riittävästi valmiita työohjeita heidän ei toisaalta tarvitse odotella hitaampia. Eli, ainakin tämä systeemi mahdollistaa hyvien ja nopeiden oppilaiden eriyttämisen ylöspäin?

Liiketutkatutkimuksia (8lk)

Aloitimme tällä viikolla liikkeen tutkimisen liiketutkan avulla. Tehtävänä oli kävellä liiketutkan edessä tasaisella sekä kiihtyvällä nopeudella. Lopuksi piti tulkita LoggerPro:n piirtämiä kuvaajia ja tehdä niistä työseloste (työohje). Toisessa työssä oppilaat määrittivät kävelynopeutensa pareittain perinteisellä tyylillä: mittaamalla käytävällä kävelemänsä matkan ja ajan metrimitalla ja sekuntikellolla (nettisellaisella tosin)(työohje). 

Liiketutkalaitteisto ja tutkittava kävelijä

Koska liiketutkia oli käytössä vain kaksi, porukka jaettiin kahtia. Kaksi paria aloitti liiketutkatyöllä ja loput oppilaat aloittivat nopeuden määrittämisellä. Kaikki parit tekivät molemmat työt.

Liiketutkan käyttö sujui sinänsä helposti oppilailta. Riitti että näytin sen toiminnan luokassa yhden vapaaehtoisen kävelijän kanssa. Enemmän vaikeutta aiheutti se, että tasaisen ja kiihtyvän liikkeen kuvaajat tuppasivat muistuttamaan liikaa toisiaan, eli liikkuminen ohjeen mukaan ei ollutkaan niin helppoa (tai ohje oli liian epämääräinen). Joillakin pareilla unohtui puolestaan kuvaajasta pois y - akseli, joten nopeuden arvon lukeminen olikin sitten mahdotonta ja mittaus piti tehdä uudelleen (tallensimme kuvan leikkaustyökalulla). Tämän olisi voinut välttää sillä, että olisimme tallentaneet koko LoggerPro - mittaustiedoston, jolloin koko mittausta ei olisi tarvinnut tehdä kokonaan uudelleen. Pari ryhmää ei muistanut skaalata akseleita ennen kuvan tallentamista. Kun akseli oli mitoitettu liian isoksi (50 m/s), ja oppilas liikkui n. 1-2 m/s, niin nopeuden arvoa oli aivan mahdoton lukea kuvaajasta. Vaikka nämä asiat tuntuivat aluksi "ongelmilta" niin, ne ehkä toimivatkin oppimistilanteina: vaikka tietokone piirtääkin kuvaajan valmiiksi, on kuvan tallentajan silti ymmärrettävä akselien tarpeellisuus kuten myös se miksi akselin mitoittaminen järkeväksi on tärkeää.

Nopeuden määrittäminen perinteisellä tavalla sujui hyvin, ilman suurempia ongelmia. Hyvä puoli tässä tehtävässä oli se, että työparin ei tarvinnut odotella erikoisvälineitä ja samalle käytävän pätkälle mahtui hyvin kolmekin paria tekemään mittauksiaan. Ryhmät osasivat myös hahmottaa nämä kolme eri työpistettä (kaksi liiketutkapistettä, toinen käytävässä ja toinen luokassa, sekä yksi nopeuden määrityspiste käytävällä). Ryhmät kävivät mittauspisteissä oman läppärinsä kanssa (liiketutkan kiinnittämiseen riittää USB - johdon kiinnitys läppäriin) ja palasivat tulosten kanssa luokkaan tekemään työselostuksen valmiiksi. Eniten opettajan apua tarvittiinkin työselostuksen tekemisessä, itse mittaukset sujuivat vähemmällä ohjauksella, toki opettajan piti sukkuloida näiden kolmen pisteen välissä. Itse mittaukset saatiin suurimmaksi osaksi tehtyä yhdellä kaksoistunnilla mutta työselostusten loppuun saattamiseen ja muutamaan puuttuvaan mittaukseen meni vielä kolmaskin tunti.

Näiden tuntien perusteella näyttäisi siltä, että mittausten tekeminen sujuu vallan mainiosti, vaikka käytössä olisikin vain kaksi identtistä anturilaitteistoa, kunhan muulle luokalle on tarjolla toinen tehtävä, joka ei vaadi erityislaitteistoja. Yhden anturilaitteiston ja mittaustavan opettaminen per kaksoistunti tuntuu toistaiseksi hyvältä ratkaisulta.

Opettajan kannalta nämä kolme tuntia kuluivat kuin siivillä, oppilaat olivat innostuneita ja tunnilla oli "tekemisen meininki". Taululta ei kopioitu mitään, jokainen ryhmä kirjoitti itse omat päätelmänsä työselostukseen ja jokaisen ryhmän kuvaajien analyysissä oli jotain erilaista, koska kuvaajatkin olivat niin erilaisia. Pari nopeinta ryhmää ehti tehdä myös lisätehtäväksi tarkoitetut "päättelytehtävät". Kotitehtäväksi oppilaat saivat perinteisiä nopeuslaskuja monistetusta tehtävävihkosesta, katsotaan miten ne sujuvat, eli opittiinko tästä kaikesta mitään...