Aihearkisto: Oppilastyöt

Nasta tutkimus

Viime vuonna innostuin opettamaan fysiikkaa tutkimuslähtöisesti. Idea oli niin toimiva, että aiemmin inhoamani kahdeksannen luokan fysiikan kurssi nousi ykkössuosikikseni.

Motivaationi tutkimuslähtöisyydelle oli uuden opetussuunnitelman valinta esittää opetussuunnitelman tavoitteet taitoina. Mikä olisi luonnontieteissä keskeisempi taito kuin hahmottaa tutkimusaihe, toteuttaa siitä tutkimus, tehdä raportti ja analysoida tulosta?

”Tutkimusten tekeminen kehittää työskentelyn ja yhteistyön taitoja, luovaa ja kriittistä ajattelua sekä innostaa oppilaita fysiikan opiskeluun.” (POPS 2014)

Tänä vuonna haluan perehdyttää jo seiskaluokkalaiset tutkimuslähtöiseen opiskeluun, kun se kerran oli niin toimiva tapa. Opetussuunnitelmankin mukaan tutkimus innostaa oppilaat fysiikan opiskeluun.

nastatutkimus2

Seitsemännen luokan fysiikan suunnittelin aloittavani nastatutkimuksella. Tarkoituksena on tutustuttaa oppilaat tutkimuksen tekemiseen hyvin vapaamuotoisen työohjeen avulla. Vähemmän ohjeistusta on enemmän luovuutta. Tutkimuksen jälkeen mietitään sitten koko luokan kanssa tutkimista, tuloksia sekä niiden raportoinnin saloja.

Ohjeessa on oppilaille näytettävää vain työohje. Muun paperin pidän itselläni muistilappuna: Nastatutkimus

Eri fysiikan aiheisiin liittyviä raportoitavia tutkimustöitä olen koonnut blogin yläpalkkiin otsikon Tutkimuslähtöinen oppiminen alle.

Uuden opetussuunnitelman lahja fysiikalle

Olen saanut valtavasti iloa uudesta opetussuunnitelmasta jo nyt! En malta enää olla kertomatta.

Uusi OPS lähtee liikkeelle taidoista, ei sisällöistä, niin kuin aiemmin. Kesti hetken, että sain ajatukseni käännettyä uusille raiteille, mutta nyt käännöksen jälkeen rullaa mukavammin kuin ennen.

Mitkä ovat fysiikan taidot? Sisällöt ovat meille opettajille tutut: mekaniikka, sähköoppi, ydinfysiikka jne. Miten taitoja käytännössä treenataan? Samaa pohdintaa joudutaan tekemään monessa eri aineryhmässä. Fysiikassa on tähän tarjolla ainakin yksi hyvä ratkaisu.

Opetin kahdeksannen luokan fysiikan kurssin nyt niin, että sen selkärankana olivat oppilastyöt ja niistä tehtävät työselostukset. Selostuksia tehdessä tuli treenattua monipuolisesti fysiikan taitoja sekä opittua ja sovellettua samalla sisältöjä. Tutkimus tehtiin aina ryhmissä, mutta jokainen palautti oman työselostuksensa.

Oppilaat kokivat työselostusrunkoisen kurssin motivoivana. Tärkein motivoiva tekijä oli minun arvioni mukaan uuden taidon oppiminen ja oman kehityksen näkyväksi tuleminen.

Kurssin kuluessa opetin teoriaa omalla tyylilläni, melko perinteisesti. Teorian opiskelulla oli kuitenkin nyt selkeä merkitys – sitä tarvittiin tutkimuksen tekemisessä.

Ensimmäisen teoriasisällön jälkeen oli ensimmäisen tutkimuksen aika (keskinopeuden määrittäminen). Heitin oppilaat vertauskuvallisesti altaan syvään päähän ja annoin heti tehtäväksi täydellisen työselostuksen.

Ensimmäiset työt arvioin itse kymmenen kohdan arviointilistan mukaan. Kerroin, että tämä pistemäärä ei vaikuta kurssin arvosanaan, vaan palautteen tarkoituksena on auttaa kehittymään työselostuksen tekemisessä. Mielestäni oppilaat katsoivat palautetta tavallista tarkemmin, kun sen päätarkoitus ei ollut arvosana. Juttelin myös siitä, miten kukaan ei ensimmäisellä kerralla tee täydellistä työtä ja kuinka se ei ole tarkoituskaan. Hyvä, että jää varaa parantaa!

arviointitaulukko_nopeus

Toiseen työselostukseen (massan vaikutus kitkavoimaan) oppilaat lähtivät suurella innolla ja erittäin motivoituneina parantamaan ensimmäistä suoritustaan.

Tämän työn arvioimme vertauspalautteen avulla. Ensimmäinen kokeilukierros  osoitti, että vertaisarviointi ei ole kovin toimivaa siinä muodossa, että oppilas antaa toiselle numeron. Korostin jälleen tässä yhteydessä sitä, että palautteen tarkoituksena ei vieläkään ollut muodostaa kurssiarvosanaa, vaan auttaa toista kehittymään ja samalla saada itselle uutta näkökulmaa. Uuden kymmenkohtaisen listan avulla oppilas arvioi toisen työtä ja sen lisäksi antoi työstä positiivista palautetta. Minimissään positiivinen palaute tarkoitti sitä, että oppilas merkitsi toisen työhön kohdan, joka oli hänen mielestään työn paras.

Työn arviointiin kului vajaa puoli tuntia, minkä jälkeen jokainen sai lukea oman palautteensa. Kerroin ryhmälle, että tarkistamiseen käytetty aika oli yhteensä yli viisi tuntia, mikä oli paljon enemmän kuin minä koskaan olen käyttänyt. Näin ollen palautteeseen oli syytä suhtautua tavallistakin arvostavammin.

Kolmannen tutkimuksen tekeminen (kappaleiden tiheyden määritys ja materiaalin päättely) sujui joka ryhmällä kuin unelma. Työskentely oli päämäärätietoista alusta saakka. Vaikka hyviä tunteja olen joskus aiemminkin pitänyt, mitään tällaista en ole näin teoreettisten aiheiden parissa kokenut. Puolet oppilaista pyysi sinnikkäästi, että voisi jäädä ryhmänsä kanssa luokkaan välitunniksi määrittämään tiheyksiä.

Kolmas työselostus oli ensimmäinen, jonka pistemäärää katsoin kurssiarvosanaa pohtiessani, tämän kerroin myös ryhmälle. Tämän selostuksen jokainen oppilas arvioi yllätyksekseen(?) itse. Tarkoituksena oli ravistella oppilaan (yleensä niin) konservatiivista maailmankuvaa ja antaa maistiainen arvioinnin omistajuudesta. Paljastin tässä yhteydessä myös sen, että opettajakin on vain ihminen ja voi tehdä virheitä.

Itsearvioinnissa tarvittiin eniten opettajan apua. Oppilaat halusivat olla varmoja, etteivät arvioineet omaa työtään liian armollisesti. Kiertelin ympäri luokkaa ja yritin peitellä leveää hymyäni. Koskaan ennen en ole nähnyt oppilaiden pohtivan omaa työtään näin tarkkaan. Open merkitsemä virhemerkintä saa huomiota osakseen noin sekunnin. Nyt jokainen tarkasteli oma-aloitteisesti työtään ja moni pyysi siitä palautetta. Minä puolestani yritin olla vastaamatta suoraan ja autoin oppilasta oivaltamaan asian itse. Jokaiselta kysyin myös sitä, mitä neuvoisi itseään parantamaan seuraavalla kerralla. Sain hyviä vastauksia. Toisin kuin minun antaminani, nämä menivät perille.

Kurssi jatkuu edelleen, mutta tuntuu kuin työ olisi jo tehty. Minulla on innostunut, laskutaitoinen ja tutkimuksen tekemiseen harjaantunut ryhmä. Tästä voisi jatkossa jatkaa opiskelua vaikkapa yksilölliseen tapaan, sillä työskentelytavat ovat hallussa.

Arviointikäytäntöjen monipuolistaminen on pitänyt oman työmäärän hyvinkin kohtuullisella tasolla ja ollut pedagogisesti nerokasta. Erilaiset arviointitavat ovat pakottaneet minut perustelemaan ryhmille valintojani, mistä on seurannut hyvää keskustelua oppimiseen ja arviointiin liittyen.

Olen todella tyytyväinen myös työselostuspohjaiseen opiskelutapaan, jossa fysiikan sisällöille löytyy mielekäs treenialusta. Yläkoulun kuivimmasta kurssista on tullut yllättäen mehukkain. En olisi uskonut!

_________________

Tästä löytyvät kolmen ensimmäisen työselostuksen ohjeistukset ja arviointitaulukot:

Sekä minun tekemäni ohjeet työhön: Työselostusohjeet

Termosprojekti

Opettaminen on parhaimmillaan aivan älyttömän mukavaa!

image.jpeg

Tärkein yksittäinen asia työviihtyvyyden maksimoimiseksi on se, että oppilaat ovat motivoituneita tekemään sitä, mitä heiltä odotetaan. Opettaminen maistuu, kun ryhmä haluaa oppia. Ja kääntäen: on varsinaista tervanjuontia opettaa ryhmää, jota ei kiinnosta, ei ole motia, ei jaksa.

Niinpä on ensiarvoisen tärkeää saada oppilas motivoitua, myös oppilaan itsensä kannalta. Motivaatio ja oppiminen korreloivat positiivisesti keskenään.

Motivaatio voi syntyä siitä, että pitää opiskeltavaa asiaa tärkeänä elämän kannalta. Toinen asia, joka motivoi on se, että tehtävä on yksinkertaisesti riittävän kiinnostava ja riittävän helposti lähestyttävä.

Tällaiseksi motivoivaksi tehtäväksi osoittautui termosastian tekeminen. Olen aiempina vuosina käyttänyt tähän kaksoistunnin, mutta nyt laajensin työtä projektioppimisen hengessä kuuteen tuntiin.

Tehtävänä oli suunnitella termosastia, joka pitää mahdollisimman hyvin lämpimänä 2 dl kuumaa vettä. Oppilaat suunnittelivat ja toteuttivat astian kahdella ensimmäisellä kaksoistunnilla ja kolmannella kerralla testasimme astioiden toimivuuden.

nayttokuva_termari.png

Testiosiossa ryhmät seurasivat lämpötilan kehitystä minuutti kerrallaan omaan paperiinsa ja kirjasivat yhteiseen Excel-taulukkoon luokan valkokankaalle tulokset viiden minuutin välein. Tulihan niitä erojakin!

Kaikki tämä oli riittävän yksinkertaista ja kiinnostavaa, vaikka oli ryhmäkin jo lähtökohtaisesti innostunut ja lahjakas. Asiaan liittyvä teoria on jokaisen hallittavissa: johtuminen, säteily ja virtaaminen. Opettaminen oli puhdasta nautintoa kuuden tunnin ajan. Suosittelen lämpimästi.

Ohjeistus, moniste ja Excel-taulukon pohja löytyvät koulun sivuilta pedanetistä.

TVT:n hyödyntäminen fysiikan oppilastöissä

Uudessa opetussuunnitelmassa on fysiikan opetuksen tavoitteissa painotettu tutkimisen taitoja. Tähän viimeaikainen puuhasteluni työselostusten kanssa sopii kuin nakutettu. Olen korvannut yhden kurssin kurssikokeet laskutestiä lukuun ottamatta työselostuksilla. Uudessa opetussuunnitelmissa tutkimisen taidot ovat saaneet huomattavan paljon painoarvoa, joten opetuksen ja arvioinnin täytyy tulevaisuudessa kohdistua nykyistä enemmän itse tutkimusprosessiin.

Uuden OPS:n tutkimisen taidoissa velvoitetaan myös seuraavaa:

[Opetuksen tavoitteena on] opastaa oppilasta käyttämään tieto- ja viestintäteknologiaa tiedon ja mittaustulosten hankkimiseen, käsittelemiseen ja esittämiseen sekä tukea oppilaan oppimista havainnollistavien simulaatioiden avulla.

Erilaisia mittauslaitteistoja, esimerkiksi tablettiin liitettäviä lämpötila- kiihtyvyys- ja pH-mittareita on paljon. Vain taivas on rajana – ja sitä ennen koulun resurssit. Koulun luonnontieteiden vuosibudjetilla saattaa hyvinkin saada hankittua yhden lämpötila-anturin.

Mitä siis tämä hieno tekstinpätkä voisi tarkoittaa käytännössä?

Minä olen hyödyntänyt Exceliä mittaustulosten käsittelemisessä ja esittämisessä. Suurin osa oppilaista oppii nopeasti luomaan taulukoita ihan itse, mutta hyvin pienellä työllä opettaja voi valmistella (tyhjän) taulukon, johon oppilas kirjaa ylös mittaustuloksensa. Näiden tulosten pohjalta Excel piirtää graafin, josta tuloksia on hyvä tulkita.

excelnäyttökuva

Opettaja luoman taulukkopohjan voi ladata tabletille tai tietokoneelle. Esimerkki tällaisesta pohjasta löytyy täältä. Ylempänä sivulla on linkki perinteiseen tulostettavaan taulukkoon. Alempi on Excel -taulukon linkki.

Kun oppilaat alkukurssilla piirsivät kuvaajat itse ja hikoilivat keksiäkseen akseleille sopivat asteikkovälit, on sähköinen vaihtoehto ollut hyvin tervetullut. Kukaan ei ole kysynyt mihin tätä tarvitaan 🙂

Irti kokeista – uusin kokeiluni

Kun aloittelin opettajan uraani, olivat kirjalliset kokeet minulle arvioinnin kivijalka. Opetin kurssit oppikirjan mukaan, minkä jälkeen kokosin oppikirjan valmistajan koepankista sopivat kysymykset. Tarkastin kokeet ja kurssiarvosana muodostui hyvin pitkälle koetuloksen mukaan. Pyöristin koetulosta alas tai ylöspäin tuntiaktiivisuuden mukaan ja niin oppilaat kuin huoltajatkin olivat tyytyväisiä. Tällainen perinteinen arviointimalli koetaan luotettavana ja oikeudenmukaisena järjestelmänä.

Minua tämä arviointimalli epäilyttää monesta syystä.

  1. Koearvosana on monen sattuman summa. Siihen vaikuttaa se, mitä kysymyksiä satun valitsemaan kokeeseen, mitä asioita oppilas sattuu opiskelemaan ja muistamaan kokeessa ja se, miten hyvin oppilas osaa paineen alla selittää ajatuksiaan. Pelkästään muuttamalla tehtävien pisteytystä, saattaa oppilaan arvosana muuttua seiskasta kahdeksikkoon.
  2. Opettajan kaksoisrooli tuntuu välillä ihan pelleilyltä. Huomaan joskus opettaessani, että suustani lipsahtaa jotain sen tapaista kuin ”tätä olen monta kertaa kysynyt kokeessa”. Minä siis olen hyväntekijä, joka opettaa, kannustaa ja antaa koevinkkejä. Tämän teen ikään kuin salaa siltä toiselta minältäni, joka jossain vaiheessa kurssia astuu luokkaan, jakaa oppilaille koepaperit ja siirtyy tsempparin paikalta arvioijaksi.
  3. Entä se naurettavuus, että kerron asiaa tarvittavan kokeessa. Oikein korostan sitä, että tässä opiskellaan koetta, ei elämää varten. Arviointi ohjaa oppimista, tässä ihan väärään suuntaan.
  4. Hyvä koesuoritus perustuu osaamisen lisäksi virheiden välttämiseen. Arvosana saattaa tipahtaa yksittäisestä virheestä tai unohduksesta kympistä ysiin. Haluaisin itse ajatella, että kurssiarvosana rakentuu erilaisista näytöistä. En haluaisi ohjata virheiden minimointiin, vaan positiivisten näyttöjen maksimointiin.

Mitä tapahtuisi, jos luopuisin kokeista? Katoaisiko oppilaiden motivaatio, vähenisikö työn tekeminen? Pienin askelin olen irrottanut otettani koenipuista. Uusin kokeiluni kohdistuu yläkoulun kuivimpaan teoreettisimpaan luonnontieteiden kurssiin eli mekaniikan ja lämpöopin kurssiin.

Olen suunnitellut kahdeksannen luokan fysiikan kurssin siten, että arvioinnin kivijalkana toimivat työselostukset, joita tehdään viikoittain. Työselostuksessa on monta hyvää puolta. Tutkimuksen ja työselostuksen tekeminen opettaa mitä on tieteen tekeminen ja tieteellinen tutkimus. Sitä tehdessä pitää tehdä yhteistyötä ryhmän kanssa, perustella omat näkemyksensä, todennäköisesti oppia muilta ja päätyä yhdessä johonkin lopputulokseen. Tutkimusta tehdessä tietoa täytyy soveltaa, mikä tuntuu paljon mielekkäämmältä kuin perinteisessä kokeessa vaadittu opitun toistaminen.

Tällä viikolla oppilaat tekivät neljännet selkkarinsa ja törmäsin Twitterissä linkkiin, jossa lukio-opettaja Matti Räsänen kertoo reaaliaineissa käyttämästään yksilöllisen opiskelun mallista. Juttu oli kokonaisuudessaan nerokas! Minä innostuin välittömästi ajatuksesta, että käyttäisimme aikaa siihen, että oppilaat arvioisivat toistensa töitä. Tämä tuntui puuttuvalta palaselta minun työselostuskokeilussani.

Laitoin idean käytäntöön heti seuraavana päivänä. Tein yksityiskohtaisen ohjeen työselostuksen arviointiin, jonka esittelin oppilaille ennen tutkimustyön aloittamista. Oppilaat halusivat palauttaa työnsä ilman nimeä ja näin tehtiin.

Seuraavan päivän oppitunnilla jaoin jokaiselle yhden työselostuksen ja arviointipaperin, jossa eri asioista saattoi saada arvosanaksi joko nollan, plussan tai puolikkaan pisteen. Näistä tuli maksimissaan yhteensä kuusi pistettä, mikä vastasi arvosanaa 10.

Olin yllättynyt siitä, miten taitavia ja perusteellisia oppilaat olivat toistensa tuotosten arvioinnissa. Kiersin toki auttamassa ja kerroin kysyttäessä oman mielipiteeni yksittäisissä asioissa, mutta työskentelyn taso oli todella korkealuokkaista.

Tällainen tunti  ja työskentelytapa tuntui mielekkäältä. Uskon oppilaiden oppineen lisää niin aiheesta kuin siitä, miltä hyvä tutkimus ja työselostus näyttää. Ja olihan tällainen virkistävää vaihtelua opiskelun peruskaavaan.
Palataan takaisin arviointiin ja kokeisiin. Mitä menetetään jos luovutaan summatiivisista kokeista?

(Kuva: Maot.fi)

Perinteisessä kokeessa testataan pääosin muistamista ja ymmärtämistä, joskus jopa soveltamista. Nämä ovat Bloomin taksonomian mukaan alemman tason osaamista. Työselostuksen tekemisessä muistamisen osuus on pieni, mutta ymmärtämistä, soveltamista ja analysoimista tarvitaan sitäkin enemmän. Ja kun mukaan lisätään vielä tuotosten vertaisarviointi, lähestytään pyramidin huippua.

Mieleni tekisi sanoa, että kaikki vaihtoehtoiset arviointitavat peittoavat perinteisen koetuloksiin perustuvan arvioinnin. En uskalla ihan niin rohkeasti vielä julistaa, mutta kokeilua jatkan hyvillä mielin.

***

Tässä vielä esimerkkinä työohje kaltevan tason tutkimukseen sekä taulukko sen vertaisarviointiin:  kalteva taso ,   Työselostuksen arviointi

Punakaaliprojekti

Nyt haluan esitellä ystäväni punakaalin. Tässä projekti, joka vaatii yhden kauppareissun (kun ostat kaalin) ja hetken labrassa (kun sekoitat kaksi liuosta). Sen jälkeen voitkin nauttia oppilaiden omantoimisesta työskentelystä ja kekseliäisyydestä – ja kaalin tuoksusta. Projekti on tarpeeksi selkeä, jotta kaikki pääsevät mukaan keksimään ja kokeilemaan, mutta siinä riittää syvyyttä ihan lukiotasoon saakka, jos on valmis kaivamaan.image

Projektiin olen käyttänyt yhteensä 6 tuntia. Olen aiemmin pitänyt hapoista, emäksistä ja neutraloitumisesta kirjallisen kokeen, mutta nykyään arvostelen tämän projektin, en pidä lainkaan kirjallista koetta. Työ sopii mukavuudessaan myös lukukauden viimeisille tunneille, asialliseksi viihteeksi.

Projektissa jokainen ryhmä keittää punakaalista indikaattoriliuoksen, valmistaa sitä käyttäen pH-paperia ja tutkii näiden avulla erilaisten kotoa, koulusta ja luonnosta löytyvien aineiden pH:n. Lisäksi tehtävänä on laimentaa kennolevylle pH:t yhdestä kolmeentoista ja saada selville indikaattoriliuoksen sävy jokaisessa näistä. Tämä on sellainen työvaihe, jonka voi halutessaan jättää heikommilta oppilailta pois.

Projektissa parasta on se, että siinä tulevat monipuolisesti esille tekemisen taidot, asiasisällön ymmärtäminen, sekä luovuus.image

Luovuus pääsee kukoistamaan siinä, kun ryhmät keksivät tutkittavia aineita ja kehittelevät niiden käsittelyä. Joka kerta joku tekee uusia keksintöjä. Viimeksi joku keksi tutkia tuhkaa (emäksistä, mistä seurasi hyvä keskustelu siitä miksi). Yksi ryhmä hienonsi taululiidun palasen huhmareessa ja liuotti veteen. Yhdet hakivat ulkoa myrkyllisiä marjoja ja puristivat niistä mehua. Joku keksi keittää kemian välineillä kahvia (hyvä kertaus liittyen uuttamiseen ja suodattamiseen). Yhdellä ryhmällä on tälläkin hetkellä karkki koeputkessa liukenemassa, jotta sen pH:n pystyisi ensi tunnilla mittaamaan.image

Työn tulokset olen kerännyt kuvina pedanettiin. Sinne olen myös laittanut ohjeet. Viimeksi en saanut varattua koulun tabletteja, mutta tekeminen onnistui omilla älylaitteilla.

Tässä ohjeet projektiin: Indikaattoriprojekti

Vetyraketti elektrolyysin avulla

Veden elektrolyysi on loistava työ kemiallisen reaktion havainnollistamiseen! Siinä tulee esille endotermisyys, eksotermisyys,  kemiallisen reaktion kaksisuuntaisuus ja reaktioyhtälön tasapainottaminen. Kaikki on kääritty houkuttelevaan pakettiin, eli pieneen räjähdykseen.

Olen pikkuhiljaa uskaltanut antaa oppilaiden tehdä työn itse. Verrattuna perinteiseen magnesiumin ja suolahapon avulla tehtyyn vetyrakettiin tämä on paljon tehokkaampi, mikä johtuu hapen ja vedyn optimaalisesta suhteesta. Tehokkuus korreloi turvallisuuden kanssa siksi, että tällaiselle raketille riittää pieni 100 ml tippapullo. Vaikka pullo lähtee kovalla vauhdilla, ei se esimerkiksi tee luokan kattolevyihin jälkeä.

Tein tänä vuonna (rautalangasta väännetyn) kirjallisen ohjeen vetyraketin valmistamiseen ja kysymyspaketin sen sisältöjen opiskeluun. Molemmat löytyvät tästä:

veden elektrolyysiohje      veden elektrolyysikysymykset