Koulu opettaa sadan vuoden taakse jämähtänyttä fysiikkaa. Tämä oli tärkein tulos, kun lähdimme selvittämään, miten koulukirjat edistyvät tieteen edistyessä. Pyysin hankkeeseen yleisön apua täällä sekä Huuhkaja.fi:ssä, jossa kokeillaan journalismin tekemistä yhdessä yleisön kanssa. Fysiikasta sukeutui vilkas keskustelu, jossa selvisi, että moderni fysiikka putoaa kouluopetuksessa lähes yli laidan, mutta monien opettajien ja oppikirjan tekijöiden mielestä se ei haittaa. Heillä on järkeviltä tuntuvat perustelut sille, miksi oppilaiden ei tarvitse juurikaan tietää maailmankaikkeuden synnystä ja rakenteesta, perusvuorovaikutuksista ja kvanttifysiikasta vaan opiskella mieluummin olan takaa mekaniikkaa ja sähköoppia.

Kosmologian professori Kari Enqvist on jyrkästi eri mieltä. Hän katsasti kolme uutta lukion fysiikan kirjasarjaa ja totesi, että niissä ylipäätään  esitellään ilmiöitä modernia fysiikkaa edeltävästä pisteestä, jolloin monia fysiikan suuria lainalaisuuksia ei vielä tunnettu. Siksi koko fysiikka näyttäytyy hämäränä ja pirstaleisena. Enqvist kirkastaisi sitä kääntämällä oppiaineen ylösalaisin. Matematiikan ja luonnontieteen pedagogiikan professori Jouni Viirikään ei nähnyt välttämättömiä perusteita nykykäytännön jatkamiselle.

Koko koulukirjajuttu ilmestyy Tieteessä tänään.  Luettuaan sen ja tässä blogissa käydyn ennakkokeskustelun kollegani Petri Riikonen kitetytti johtopäätöksen: "Fysiikkaa opetetaan siis siltarumpuinsinöörien eikä maailmankuvan rakentamisen tarpeisiin." Täytyykö näin olla, siitä sietää keskustella.

Kiitos teille kaikille, jotka olette jo keskustelleet. Aiheen alustus täällä ja Huuhkaja-sivustolla keräsi toista sataa kommenttia. Ne ohjasivat ja auttoivat merkittävästi jutun syntymistä.

Kommentit (50)

Cargo

Vai niin...

Omasta mielestä on täysin luonnollista, että fysiikkaa opetetaan tyyliin: ilmiö, selitys, mallintaminen ja laskutehtävät. Vaikka historiallinen perspektiivi onkin käytössä, niin siittä on leikattu pois kaikki turha höttö ja väärät hypoteesit; oppilaille tarjotaan täyttä asiaa.

Modernin fysiikan kurssilla sitten syvennetään opittua ja nähdään, miten eri osa-alueet voivat liittyä toisiinsa. Keskiverto oppilaalle ei todellakaan pidä lukion alussa selittää, että "ei maailma ole jatkuva, vaan kvantittunut.", sillä uuden asian hankaluus romuttaa motivaation, josta yhteiskunta saisi maksaa kovaa hintaa.

Miten edes Newtonin lakeja voitaisiin esitellä modernilta kantilta? kuulostaa turhalta sananhelinältä...
Taas toisaalta, mitä edes lorenz-muunnos tai mustankappaleen säteilylaki ovat sen kaiken muun rinnalla, jota lukiossa opitaan? Kukaan lukiolainen ei edes tajua, mistä suhteellisuusteorian kaavat tai Plankin laki edes tulee! Klassisen fysiikan oppilaat taas voivat sisäistää todella hyvin.

Summa summarum: Vaikka minkälaisia oppikirjamuutoksia tulisikin, niin opetus tulee jatkossakin tapahtumaan aivan samalla tavalla kuin ennekin. Suomesta ei löydy yhtäkään vastuuntuntoista opettajaa, joka yläkoulusta päässeille räkänokille (jotka eivät muuten osaa mitään) alkaisi selittämään "maailmankaikkeuden synnystä ja rakenteesta, perusvuorovaikutuksista ja kvanttifysiikasta".

RentoOrava

Olen tästä periaatteessa samaa mieltä että moderni fysiikkaa eli kvanttiteoria on tärkeää ja ei pitäisi jämähtää klassiseen fysiikkaan. Etenkin nyt kun nanoteknologia ja kvanttiteknologialla on myös käytännön sovelluksia. Muutenkin vastuullisten tahojen pitäisi kertoa ja opettaa ihmisille nykytieteen käsityksiä eikä mitään 200 vuoden takaisia totuuksia. Iso osa journalisteista ja muista elää jossain 1800 luvun todellisuudessa kun eivät ole koskaan opiskelleet uudempia asioita niin sitten nykytieteen käsitykset todellisuudesta ovat sellaisia jotka hylätään virheellisesti väärinä.

Kari Heusala

Ei ainoastaan fysiikka ole jämähtänyt sadan vuoden taakse. WSOY:n toimeksiannosta tarkastin kaiken seksuaalikasvatusta sisältävän materiaalin kouluissamme käytettävistä terveystiedon oppikirjoista. Jokainen kirja sisälsi joko räikeitä asiavirheitä tai tiedoissa oli vakavia puutteita. Urheilufysiologiaan erikoistuneena henkilönä havaitsin vanhaa tietoa myös liikuntafysiologiaa käsittelevissä luvussa.

Näyttääkin vahvasti siltä, että oppikirjoja tekevät henkilöt kopioivat surutta vanhoja oppikirjoja. Uuden tiedon hankkiminen on kieltämättä työlästä ja vaatii ajan hermolla olemista. Jollei mitään ammattiylpeyttä ole, niin oppikirjoja leipoo löysin rantein ja myyntirojaltit tulevat kuitenkin pankkitilille.

Kari Heusala
Tietokirjailija

Aonyymi

Itse olen kyllä samaa mieltä siitä, että mekaaninen mekaniikan ja muiden kaavojen opettelu ei aja asiaansa, sillä suurin osa oppilaista eivät niitä tarvitse kirjoitusten jälkeen.

Cargolle: Ensinnäkin; on hienoa miten paljon osaat arvostaa nuorisoa, varsinkin kun he maksavat eläkkeesi.
Toisekseen nämä "mitään osaamattomat räkänokat" eivät varmastikaan osaa jo sen tähden, ettei heitä kiinnosta. Voit käydä koko yläkoulun niin ahkerasti kuin vain pystyt ymmärtämättä siitäkään huolimatta edes alkeellisimmalla tasolla mitä fysiikka on. Mielestäni se on hyvä osoitus siitä, ettei tunnit aja asiaansa ja moni valitsee toisen uran ymmärtämättä edes kaikkia vaihtoehtojaan.

kse

Jos koulujen fysiikan opetus on edelleen pelkkää mekanististia 1800-luvun kaavojen ulkoaopiskelua, niin ei hyvin mene. Ilmeisesti matematiikka laahaa edelleen sen verran perässä, että ulkoaopittavaa riittää, kun edes yksinkertaista integrointia ja derivointia "ei saa" käyttää fysiikan kursseilla?

Tämä on varsin onnetonta siinä mielessä, että fysiikka jää lopulta varsin turhaksi aineeksi lähes kaikille - ne, jotka fysiikkaa opiskeluissaan oikeasti tarvitsevat joutuvat opettelemaan asiat "oikealla tavalla" uudestaan ensimmäisellä fysiikan kurssilla - kun taas niille, jotka fysiikaa eivät jatkossa tarvitse (kuin korkeintaan pääsykokeissa tai sisäänpääsypisteinä reaalikokeen kautta), ympäröivä maailma ja suuri osa nykyisestä tekniikasta jää suureksi arvoitukseksi.

Enqvistin idea on ihan hyvä. Ehkä opetus kannattaisi kuitenkin sitoa osittain myös selkeisiin opillaille läheisiin arkipäivän asioihin esim. yhtenä kvanttimekaniikan esimerkkinä voisi selittää miten puolijohteet ja sitä kautta nykypäivän tietokoneet ja viihdelaitteet yleensäkin toimivat. Vastaavien esimerkkien kautta vaikeatkin asiat voisi ehkä saada ymmärrettävästi perille ja siten auttaa koululaisia saamaan jokseenkin koherentin kuvan ei vaan fysiikasta mutta myös ympäröivän maailman rakenteesta.

Yksi idea fysiikan ja muiden luonnontieteiden (miksi ei myös matematiikan) opettamiseksi voisi olla ko. tieteenalan historian läpikäyminen. Minulle on ainakin ollut hyvin valaisevaa lukea tieteenhistoriaa popularisoivia teoksia (esim. Boyer: Tieteiden kuningatar) - ne ovat mm. antaneet tietynlaiset kehyskertomukset eri ilmiöiden mallintamiseen ja siten tehteet asioista helpompia muistaa. Lisäksi tieteiden asteittaisen kehityksen seuraaminen antaisi koululaisille varmaankin huomattavasti paremman ymmärryksen tieteenteosta - eivätkä opeteltavat asiat olisi vain joitain ikäänkuin taivaasta pudonneita lakitauluja.

Jaffa

Väitän että fysiikassa pitäisi esitellä ja käsitellä maailmankaikkeutta ja sen rakennetta, sivuta kvanttifysiikkaa ja puhua nanoteknologiasta ja sen sovelluksista. Nämä nimittäin ovat ne asiat, mitkä todennäköisesti nuoria enemmän kiinnostavat.

T: Nuori

Nipsu

Tänään tuli tuo uutisjuttu Neloselta, jossa asiaa käsiteltiin ja tulin siinä sitten miettineeksi omia fysiikantunteja yläasteella. Se mitä tuolloin opetettiin oli ihan jäätävää skeidaa. Vanhemmalla iällä tullut kiinnostuttua fysiikasta, tähtitieteestä ja kaikesta tämmösestä, kun on huomannut, että siellä on paljon muutakin kuin se mitä koulussa tuputettiin. Itse asiassa, nykyään se on äärimmäisen kiehtova, valloittava ja addiktoiva maailma. Siinä ohessa on tullut opittua myös niitä kaavoja ja sellaista mitä koulussa opetettiin, mutta nyt ne ovat olleet huomattavasti mielenkiintoisempia.

Puolileikkisästi totesinkin, että jos fysiikan opetus olisi ollut toisenlaista, niin minusta olisi tullut fyysikko. :)

Neutroni

Ehkä tuota voisi kokeilla toivoen, että se innostaa enemmän nuoria fysiikan pariin. Epäilemättä lukiotasolla fysiikan valitsevien määrä kasvaisi, mutta kyllä minä pahoin pelkään, että se johtaisi vain siihen, että nettipalstoille ilmestyisi satakertainen määrä fysiikan kumoajia, jotka eivät tosiasiassa ymmärrä asiasta sen enempää kuin sika Pohjantähdestä. Sitten kun pitäisi alkaa oikeasti opiskelemaan fysiikkaa, eli laskemaan täysipäiväisesti niitä tylsiä laskuja, porukka toteaisi että kiitos ja näkemiin, ei tämä ollutkaan sitä miltä näytti. Se tapahtuisi korkeakoulussa, jonne on menty suurin odotuksin siitä, että fysiikka on oikeasti jännää käsienheiluttelua ihmeellisistä asioista, ja ihmisille tulisi ylimääräisiä välivuosia ennen oikean alansa löytämistä. Se on nykyäänkin ongelmana ainakin tekniikan alalla, jossa opintojen alku painottuu fysiikkaan ja matematiikkaan. Pahimpana riskinä olisi se, että jotkut niistä lahjakkaista, jotka nyt hakeutuvat fyysikoiksi, jättäisivät fysiikan väliin (ja suuntautuisivat esimerkiksi matematiikkaan) kun kyllästyisivät haihattelevaan opetustyyliin.

Joku ehdotti puolijohdefysiikkaa soveltuvaksi alkeisopetukseen. Se voidaan opettaa kaikkein rankimmalla käsienheiluttelutasolla, tyyliin "on aukkoja ja elektrojena ja ne liikkuvat", mutta siihen se jää. Mutta sitten kun joku keksii kysyä miksi, nousee tie armotta pystyyn. Puolijohdefysiikan peruskurssit, jotka kykenevät vastaamaan tuohon edes alkeellisemmalla käytännössä mielekkällä tasolla, vaativat yleensä pohjaksi parin vuoden yliopistotasoiset opinnot matematiikasta ja fysiikasta. Selitä se siten lukiolaiselle niin, että asiasta jää edes hitunen hyödyllistä ymmärrystä.

anonyymi astrofyysikko

Olen samaa mieltä nimimerkki kse:n kanssa siitä, että "edistyneempiä" matemaattisia menetelmiä tulisi hyödyntää fysiikan kursseilla. Osinhan ongelma liittyy kurssien ajoitukseen, ehkä tältä osin voisi parantaa matematiikan ja fysiikan kurssien synkronointia - derivoinnin ja integroinnin opiskelun mielekkyyttä parantaisi kun näkisi mihin niitä oikeasti käytetään. Myös vektorilaskentaa voisi hyödyntää nykyistä enemmän - monet kaavat yksinkertaistuisivat ja tulisivat jopa helpommiksi ymmärtää. Jos fysiikan opetuksen aloittaisi esim. perusmekaniikan sijaan yleisemmältä tasolta, niin tämä ehkä olisi mahdollista.

Pekka S.

Kaikessa kouluopetuksessa on eräänlaisena "piilo-opetussuunnitelmana" löytää ko. opetusalan lahjakkuudet; kielelliset, matemaattiset ym., jotta näiden kykyjä voitaisiin hyödyntään yhteiskunnan pyörittämiseen, tutkimukseen jne.

Ne, jotka eivät ole erityisen lahjakkaita, jäävät tässä meritokraattisessa prosessissa "sivuraiteelle". Heidän maailmankuvansa muodostuu vääjäämättä hyvin sirpaleiseksi - ja tämä on pohja erilaisten uskomusten ja huuhaa-tiedon jatkuvalle esiintymiselle ja menestymiselle yhteiskunnassamme.

Monista ihmisiltä, vaikka muuten ovat koulusivistyneitä ja menestyneitä elämässään, puuttuu yhtenäinen ymmärrys siitä, miten historiallisen prosessin myötä nykypäivän tieteellinen tieto on rakentunut. Tiedetään, että on olemassa jotain "evoluutiota" ja "kvanttifysiikkaa", mutta näiden tärkeitä, sanoisinko perustavaa laatua olevia yhteyksiä omaan elämään ja arkeen ei lainkaan nähdä eikä ymmärretä. Siksi erilaiset huuhaa-tieteet ja uskomukset pääsevät monen pohjimmiltaan fiksunkin ihmiset ajatteluun "loisimaan".

Ehdontankin, että nykyisen luonnontieteen silppuisen "siltarumpuopin" lisäksi ja oheen otetaan tieteen historian kehityksen katsauksia ja kursseja, joissa erilisinä opetettu asiat yhdistetään tieteen "suureksi kertomukseksi". Näin saadaan "luomisopillisille" ym. huuhaa-vaihtoehtoisille selityksille vankka vastapaino.

Näin oppilaat ymmärtävät, että heidän nykyaikainen elämänsä (lue. koko länsimainen elämäntapa) tosiasiallisesti perustuu tieteellisen kehitys- ja tutkimustyön tuloksille, ja he näkevät, että tieteellinen maailmankuva pystyy selittämään maailmamme ilmiöt ja kuvaamaan sen rakenteen paremmin kuin monet ns. uskomukset.

Uskomuksethan ovat usein pelkkää (sosiaali)psykologista toiveajattelua ja tyhjiä, sisällöttömiksi muuttuneita rituaaleja - olkoonkin, että ne voivat olla alunperin evoluution sivutuotteena syntynyttä ja kaukaisessa historian hämärässä ihmislajin olemassaoloa mahdollisesti edistänyttä toimintaa. Nykyaikaiseen kouluopetukseen näiden (lähinnän uskonnollisten) uskomuksien opettamisen ei pitäisi siten enää lainkaan kuulua, tai niitä pitäisi opettaa niiden harhaanjohtavaa ja vahingollistakin historillista merkitystä korostaen.

Käytännön esimerkki: oppiainetta nimeltä uskonto ei edelleenkään opeteta tiukasti uskontotieteen (monikulttuurisesta) näkökulmasta, vaan uskomuksellisten mysteerien totenapitämisen, so. taikauskon edistämisen ja ylläpitämisen intressistä. Ei siis ole ihme, että tämä vuosisatoja kouluissa jatkunut, joskus jopa "tasavertaisena" tieteelliselle tiedolle esitetty, mutta todellisuudessa täydellistä huuhaata olevan uskomusaineen opetus on monet sukupolvet hämmentänyt, jopa vieraannuttanut systemaattisesta tieteellisestä ajattelusta ja maailmankuvasta.

Ylisummaan: Nykyinen kouluopetus onkin enemmän "opetusrituaali" luonnontieteiden osalta kuin pyrkimys koherentin, luonnontieteellisen maailmankuvan rakentamiseen. Erilaisista, lähinnä siis historiallisista ja/tai valtapoliittisista syistä johtuen luonnontieteellisen tiedon sekaan yhä edelleen kouluissamme ujutetaan uskomuksellista aineistoa sillä varjolla, että jonkinlainen "kulttuurinen tasa-arvo" toteutuisi.

Todellisuudessa uskomusaineiden opetuksella edistetään ja pitkitetään näiden uskomusten vääjäämätöntä "kuolinkampailua" tieteellisen maailmankuvan edetessä.

J.k. Kysyä sopii, että kuka oikein hyötyy "huuhaan" opetuksesta kouluissa 2010-luvulla - koko yhteiskunta vaiko vain pieni, evoluution sivuotuotteena syntyneiden harhojen vallassa elävä vähemmistö, jolla historiallisista syistä johtuen sattuu olemaan yhä kulttuurillista vaikutusvaltaa yhteiskunnassamme? Luonnollisen jatkokysymyksen pitäisi puolestaan kuulua, että tuleeko näitä ei-tieteellisiä uskomusharhoja edistää julkisin varoin toteutetussa kouluopetuksessa?

kse

Neutroni: Miksi ihmeessä lukiolaisen pitäisi ymmärtää puolijohteita "aukkoja ja elektroneja" pidemmälle? En minäkään ymmärrä varsinaista puolijohdefysiikkaa käytännössä pätkääkään - vaikka olenkin käynyt korkeakoulutasoiset mikroelektroniikka-, VLSI- ja ASIC-peruskurssit.

Tietenkään laskurutiinia ja kaavojen merkitystä fysiikassa ei saa unohtaa tai vähätellä, mutta nykyisestä lukiofysiikasta ei juurikaan ole hyötyä ympäröivän maailman ymmärtämisessä eikä siitä saane kovinkaan kummoisia palikoita maailmankuvan muodostamiseen. Siinä mielessä käsien heiluttelukin olisi huomattavasti parempaa kuin se, että suuri osa nykypäivän arkimaailmasta tuntuu toimivan kuin magiikan avulla.

Neutroni

Anonyymi astrofyysikko: "Olen samaa mieltä nimimerkki kse:n kanssa siitä, että “edistyneempiä” matemaattisia menetelmiä tulisi hyödyntää fysiikan kursseilla."

Olen samaa mieltä. Jälkikäteen ajateltuna on jotenkin absurdia, että matematiikassa opetettiin integraali- ja differnetialilaskua mutta ei kerrottu mihin niitä tarvitaan, vaikka se on lineaarialgebran kanssa ylivoimaisesti "hyödyllisin" matematiikan osa-alue, jos hyötyä lasketaan sovellusten kautta. Käytännössä kaikki tekniikassa vastaan tulevat fysiikan ongelmat mallintuvat isoiksi differentiaaliyhtälöryhmiksi, jotka diskretoidaan ja ratkotaan lineaarialgebran keinoin.

Ehkä lukiossa voisi vetää ensimmäisen vuoden fysiikankurssit käsiä heilutellen HC-kamaa ja opettaa matematiikassa integraali- ja differentiaalilaskennan perusteet ja kun ne on hallussa, alkaa opettaa fysiikkaa kunnolla.

Näkisin kyllä mielelläni minkälaista oppikirjaa ja minkälaisia tehtäviä Enqvist et al. ehdottavat uuteen fysiikanopetukseen. Tuskin kosmologiasta, hiukkasfysiikasta tai yleisestä suhteelisuusteoriasta saa montaakaan edes etäisiesti mielekästä laskua väännettyä. Ainakin jos halutaan välttää aivotonta sijoittamista "taivaasta annettuihin" kaavoihin. Olisiko koko opetus vain silkkaa yliyksinkertaistetun populaarihötön ulkoa opettelua? Vai miten hommaan ympätään ymmärryksen siemen?

Tuossa artikkelissa oli hyvä huomio siitä, miten koulufysiikka jättää pirstaleisen kuvan. On sähköoppia, mekaniikkaa ja niin edelleen, mutta erillisinä. Ja esimerkit ovat hyvin vieraita "kuula (tai sähkövaraus) liikkuu tyhjiössä" -tyyppisiä, joilla ei ole yhtymäkohtia arkitodellisuuteen. Itselleni tuli ahaa-elämys fysiikan yleisyydestä, kun opiskelin kiinteän aineen fysiikkaa. Se vasta näytti, miten sähköoppi, kvanttimekaniikka ja muut fysiikan alat voivat tosiaan tuottaa omista abstrakteista lähtökohdistaan järkeviä ennusteita omin aistein havaittaville ominaisuuksille (tyyliin väri, sähkönjohtavuus, pintakiilto jne.). Mutta minä en oikein näe mahdolliseksi tuottaa sitä oivallusta ilman riittävää fysikaalista ja matemaattista perustaa. Voidaanhan sitä aina sanoa, että "näin on, uskokaa vain vaikka olete vuosien päässä asian ymmärtämisestä", mutta ei se ole ollenkaan sama asia. Ainakaan itse en olisi nuorena ollut ollenkaan tyytyväinen moiseen opetukseen.

Neutroni

Kse: "Miksi ihmeessä lukiolaisen pitäisi ymmärtää puolijohteita “aukkoja ja elektroneja” pidemmälle? En minäkään ymmärrä varsinaista puolijohdefysiikkaa käytännössä pätkääkään - vaikka olenkin käynyt korkeakoulutasoiset mikroelektroniikka-, VLSI- ja ASIC-peruskurssit."

Itsehän ehdotit puolijohdefysiikkaa esimerkiksi kvanttimekaniikasta. Kyllä se kvanttimekaniika luuraa juurikin siellä elektronien ja aukkojen maailmassa. Jos halusit sen sijaan opettaa sitä, miten puolijohdekomponenteilla käsitellään loogisia signaaleja ja miten niillä toteutetaan laskutoimituksia, se on digitaalitekniikkaa eikä enää fysiikkaa.

Lainaus:
Tietenkään laskurutiinia ja kaavojen merkitystä fysiikassa ei saa unohtaa tai vähätellä, mutta nykyisestä lukiofysiikasta ei juurikaan ole hyötyä ympäröivän maailman ymmärtämisessä eikä siitä saane kovinkaan kummoisia palikoita maailmankuvan muodostamiseen. Siinä mielessä käsien heiluttelukin olisi huomattavasti parempaa kuin se, että suuri osa nykypäivän arkimaailmasta tuntuu toimivan kuin magiikan avulla.

Tuo on totta. Mutta tarjoaisiko toisenlainen opetus oikeasti sen paremmat eväät, jos kuitenkin pidetään tuntimäärät ja oppilaiden keskimääräinen työmotivaatio ennallaan? "On kai olemassa jokin hieno teoria, josta voidaan johtaa selitys sille miksi pallo on punainen" ei minusta ole kovin paljoa syvällisempi ymmärryksen taso kuin kyky laskea missä ajassa se punainen pallo putoaa pöydältä maahan - tai putoaisi jos oltaisiin tyhjiökammiossa. Tai onko todella niin, että tuollainen fysiikan alkeisopetus ja sitä kautta ehkä isompi lukiotasolla kiinnostuneiden joukko jalostuisi motivoituneemmiksi korkeakouluopsikelijoiksi ja luonnontieteen ammattilaisiksi. Luultavasti tuollainen opetus valikoisi hieman erilaisia ihmisiä fyysikoiksi, mutta mikä merkitys sillä olisi? Tai olisiko se lopultakaan hyvä, jos suuri joukko fysiikasta kiinnostuneista haluaisi tutkijoiksi noille HC-aloille, kun valtaosa fysiikkaa opiskelevista kuitenkin lopulta työllistyy jonkinlaisiin tuotekehitystehtäviin hiomaan jotain tieteelisesti hyvin vähämielenkiintoista teknistä yksitysikohtaa, eli laskemaan tylsiä laskuja klassisen mekaniikan tai klassisen sähkömagnetismin alalta.

Siksi ainakin itseäni kiinnostaisi nähdä edes jonkinlainen karkea hahmotelma siitä, mitä nuo nykyopetusta antiikkiseksi haukkuvat ehdottavat tilalle. Ehkä olen ymmärtänyt väärin, mutta kyllä minulle tulee mieleen fysiikan populaarikirjallisuudesta tuttu lähestymistapa, josta itse en erityisemmin pidä. Populaarikirjallisuus on kuitenkin ennen kaikkea viihdettä ja hyvin toissijaisesti oppia.

Hospitaali

Täällä maalaillaan pilvilinnoja matematiikan osaamisesta. Ylioppilaskirjoitusten pitkän matematiikan läpäisy onnistuu mitättömillä tiedoilla. Ainakin ennen sama porukka luki pitkää fysiikkaa. Meinaako, joku nostaa fysiikan ja matematiikan todellisen tason pilviin ja kuvitella, että siitä seuraa jotain hyvää. Matematiikan puolella usein haihatellaan oikean matematiikan opettamisesta lukiossa, mutta ei se ole mihinkään edennyt. Tietääkseni dosentti Jukka Pihko on pitänyt Ressun lukiossa oikean matematiikan kurssin lukuteorista.
Oppimateriaali löytyy matematiikkalehti Solmun sivulta. Ressun taso on huippua. Olisi hauska tietää voisiko koko matematiikan pitkän oppimäärän vetää samalla tasolla edes yhdessä koulussa?

Cargo

Artikkelista:
"Nykykäytäntöä on perusteltu professori Viirin mukaan myös sellaisella kasvatustieteellisessä kirjallisuudessa esiintyvällä käsityksellä, että yksilön oppiminen etenee samaa polkua kuin tiede on kehittynyt. Käsityksen paikkansa pitävyyttä ei ole testattu, eikä se ehkä ole mahdollistakaan, Viiri huomauttaa."

'Matematiikan ja luonnontieteen pedagogiikan professori ja oppikirjojen tekijä Jouni Viiri' vois ottaa selville, että miten esimerkiksi matemaattisen analyysin kehitys on edennyt ja millaista ristiriitaista, kronologisesti epäjärjestynyttä, sekamelskaa se on ollut. Sillä sopalla voitaisiin testata oppilaita ja kysyä miltä maistuu.

Edelleen olen samaa mieltä, että vaikka fysiikkaa opetetaan historiallisesta kuvakulmasta, niin siittä on leikattu turhat asiat pois, ja oppilaat saavat hyvän käsityksen miten tutkimus etenee ja fysiikkaa tehdään. Tietysti opettaja voi kertoa koko lukio-opetuksen alussa, että mitä fysiikka on ja tärkeimmät ilmiöt ( valonnopeus, BIG BANG, dilataatiot, säilymislait, hiukkas-aalto-dualismi, epätarkkuusperiaate nje. ), mutta ei se mikään suuren keskustelun aihe ole.

Helena Kainulainen

..."yläkoulusta päässeille räkänokille (jotka eivät muuten osaa mitään)" Kyseinen kirjoittaja on varmaan "vanhan kansan" lukio-opettaja. Olen opettanut yläkoulussa vuodesta -74 asti. Menin opettajaksi uuteen uljaaseen peruskouluun. Täytyy myöntää, että paljon on vuosien varrella tapahtunut muutoksia. Yksi asia ei vain ole muuttunut: lukio-opettajien asenne. Heillä on yhä käytössä teoria-lasku -opetusmetodi luentojen muodossa. Monen suusta olen kuullut, että mitäs muuta se fysiikka on kuin laskemista. Tällä hetkellä yläkoulussa käydään kokeellisesti läpi asioita, joita lukiossa käydään läpi uudelleen ja useimmiten ilman kokeellisuutta. "Ei ole aikaa, eikä laitteita."

Opettajat käyttävät lukiossa terminologiaa, joka on vanhentunut. Ilmankos oppilaat eivät ymmärrä. Fysiikan kerrotaan olevan niin vaikeaa, ettei sitä valitse kuin todella asiaa harrastaneet. Moni heistäkin sitten tippuu pois, koska fysiikasta tehdään matematiikkaa. Vielä sitten aloitetaan mekaniikalla, joka vaatisi oikeastaan derivoinnin ja integroinnin osaamista. Ilman niitä mekaniikka on vain yläasteen kertausta. "EVVK" Vähänkään kiinnostavat aiheet jätetään käsittelemättä ja keskustelematta. Minusta nuorison kykyä omaksua asioita aliarvioidaan. Kirjaston SciFi-hyllyn edestä löytää enemmän lukioikäisiä kuin päälle kolmekymppisiä. Kyseiset kirjat herättävät kysymyksiä fysiikan perusolemuksesta. Onko niin, ettei opettaja ole pitänyt yllä ammattitaitoaan?

Lukuisilla kursseillani olen tehnyt sen huomion, että niissä käy aina samat henkilöt. Missä on se suuri massa (miespuolisia) fysiikan opettajia? Toivottavasti tilanne paranee, kun suuret ikäluokat poistuvat eläkkeelle ja tilalle tulevat nuoret, juuri koulutetut aineopettajat. Heittäisin nyt pallon aineopettajakoulutukseen. Fysiikan opetuksen tason nousu on heidän käsissään. Opetussuunnitelmilla ei ole mitään vaikutusta, koska "me opetetaan kuten ennenkin on opetettu" tai "Minä opetan niin kuin minulle on aikoinaan opetettu."

Fysiikan opetussuunnitelmien taso on noussut hurjasti viimeisten kahdenkymmenen vuoden aikana. Valitettavasti niiden toimeenpaneminen on jäänyt minimaaliseksi. Opettajien on mentävä koulutuksiin usein vapaa-aikoinaan ja omalla kustannuksella. LUMA-hankeessa saatiin hyviä tuloksia. Ne taisivat jäädä kuitenkin vain pienehkön porukan käyttöpääomaksi.

Tulossa lukioihin ovat ikäluokat, jotka ovat ovat opiskelleet fysiikkaa jo viidenneltä luokalta. Opetus on ollut hyvin eritasoista sekä alakoulussa että yläkoulussa. Lukion opettajilla on edessään todella suuri haaste. "Suomi tarvitsee osaajia." Kulunut, mutta tosi fraasi.

K. Mt.

Muutamat kommentoijista eivät näytä tietävän ettei nykyäänniitä klassisen mekaniikan ym. kaavoja tarvitse lukiokursseilla tai kirjoituksissa osata ulkoa (paria poikkeusta lukuun ottamatta), vaan käytännössä ne kaikki löytyvät MAOL:n taulukkokirjasta. Onko tämä hyvä vai huono asia, kukin päättäköön itse.

Samaa mieltä edellä olen niiden kanssa jotka ovat sitä mieltä että vektoreita, integraaleja, derivaattaa (...) tulisi käyttää fysiikan tunneilla enemmän ja paremmin.

Pitäisikö erottaa teknillinen "insinöörifysiikka" (Newton ja voimakomponentit) ja Enqvist-fysiikka (kosmologia, tähtitiede, Einstein ...) eri oppiaineiksi?

Kvanttifyysikko

En voisi olla Enqvistin kanssa enempää samaa mieltä. Fysiikka on kaunis ja syvällinen tieteenala, joka esittää täsmällisiä kysymyksiä todellisuuden luonteesta -ja pyrkii vastaamaan niihin! Tämä puoli fysiikasta ei yksinkertaisesti tule esille lukio-opetuksessa -hyvä jos aina yliopistollakaan!

Uskon, että monia lukioikäisiä kiinnostaa isot kysymykset. Mitä me olemme, mistä me tulemme ja mihin olemme menossa? Olisi mahtavaa nähdä, että tiedonjanoisille nuorille kerrottaisiin siitä, mitä kvanttifysiikka sanoo todellisuuden perustavanlaatuisimmasta olemuksesta ja mihin kosmologia kertoo meidät kulkevan. Ripaus filosofiaa tekisi fysiikasta varmasti monelle oppilaalle nykyistä paljon mielekkäämmän oppiaineen!

Opettaja

Tosiasia lienee, että suuri osa lukion fysiikan opettajista on koulussa töissä, eli oleskelevat siellä palkkansa ansaitakseen.
Omasta kokemuksestani sanoisin, että täällä nyt vaadittava käsienlevittelyopetus on erittäin raskasta. Varmaan jotkut opettajat senkin taidon hallitsevat, mutta jääkö heitä tarpeeksi jäljelle, jos meidät tavalliset opettajat epäpätevinä erotetaan.

Minusta kuka tahansa normaalijärkinen pystyy itse lukemaan parissa tunnissa, mikä on nykyään käsitys maailmankaikkeudesta ja sen synnystä siinä laajuudessa kuin asian ylipäätään ilman syvällistä matematiikkaa pystyy omaksumaan. Ei siihen kolmea lukiovuotta tarvita. Nämä sadut voisi oikeastaan kertoa jo esikoulussa. Toisaalta saattaa oppilaille olla hieman demoralisoivaa saada tietää, että näillä enkvisteillä ei ole aavistustakaan, mistä 95 % maailmakaikkeudesta koostuu.

Lukion fysiikassa on muuten ihan kokonainen modernin fysiikan kurssi eli ei näitä "uudempia" asioita ole unohdettu.

Vaatimus siitä, että pitäisi opettaa vain alle 100 vuotta vanhaa fysiikkaa on ihan yhtä hupaisaa kuin kiellettäisiin yli 100 vuotta vanhemman matematiikan opettaminen: ei geometriaa, eli analyyttista geometriaa, ei derivaattaa, ei integraaleja, ei todennäköisyyslaskentaa, ei raja-arvoja, ei lukujonoja, ei polynomeja, ei trassendenttifunktioita ... ?

kse

Neutroni: "Itsehän ehdotit puolijohdefysiikkaa esimerkiksi kvanttimekaniikasta. Kyllä se kvanttimekaniika luuraa juurikin siellä elektronien ja aukkojen maailmassa. Jos halusit sen sijaan opettaa sitä, miten puolijohdekomponenteilla käsitellään loogisia signaaleja ja miten niillä toteutetaan laskutoimituksia, se on digitaalitekniikkaa eikä enää fysiikkaa."

En ehdottanut digitaalitekniikan opetusta. Kyllä puolijohdefysiikkaa voidaan käydä läpi aika laajastikin ilman, että tarvitaan jotain 4.-5. vuosikurssin tason yliopistofysiikaa ja -matematiikaa. Aika pitkälle päästään jopa äärimmäisen vähäisellä matematiikaalla. Vaatii tosin erinomaisen materiaalin, mutta esim. Richard Turtonin The Quantum Dot: A Journey Into the Future of Microelectronics onnistuu tässä aika hyvin (samalta tekijältä on uudempikin teos The Physics of Solids, jota en ole itse lukenut - siinä on ilmeisesti jo hivenen matematiikkaakin, mutta ilmeisesti kuitenkin äärimmäisen vähän).

Mielestäni olisi parempi opettaa ensin suuri kuva - miten asiat periaatteessa toimivat ja miten ne vaikuttavat toisiinsa - tämän jälkeen olisi huomattavasti helpompi oppia ne pienet ikävät detaljit ja kaikki vaikeat kaavat, kun ne voisi samoin tein ripustaa osaksi johonkin kokonaisuuteen. Päinvastaiseen suuntaan edetessä oppilaan on aikavaikea liittää myrjardeja detaljeja mielekkäisi kokonaisuuksiksi ja moni päätyy ajattelemaan "mä en kyllä ikinä tuu tätä tarviin..."

kse

Neutroni: "Sitten kun pitäisi alkaa oikeasti opiskelemaan fysiikkaa, eli laskemaan täysipäiväisesti niitä tylsiä laskuja, porukka toteaisi että kiitos ja näkemiin, ei tämä ollutkaan sitä miltä näytti. Se tapahtuisi korkeakoulussa, jonne on menty suurin odotuksin siitä, että fysiikka on oikeasti jännää käsienheiluttelua ihmeellisistä asioista, ja ihmisille tulisi ylimääräisiä välivuosia ennen oikean alansa löytämistä."

Samalla perusteilla pitäisi kyllä sitten kieltää myös ohjelmoinnin alkeiden opetus ja varsinkin itseopiskelu pitäisi tehdä mahdottomaksi. Esim. TKK:ta (vai mikä Aalto se nykyään olikaan) on kuuleman mukaan vaivannut jo vuosia se, että tietotekniikkaa hakeutuu opiskelemaan runsaasti itseoppineita "guruja", jotka luulevat osaavansa suurin piirtein kaiken tarvittavan. Ohjelmoinnin peruskurssin kaikkille opiskelijoille yhteissä osuudessa nämä "gurut" valittavat, että millon mennään oikeaan asiaan ja samalla vetävät täysiä pisteitä harjoitustöistä ja välikokeista. Sitten kun oikeaan asiaan siirrytään ja vain tietotekniikan opiskelijoille tarkoitettu osuus alkaa, niin "gurujen" joukosta rupeaa kuulumaan valtava älämölö aivan käsittämättömistä vaatimuksista ja merkittävä osa näistä "guruista" jättääkin opinnot kesken ja siirtyy johkin datanomiopintoihin.

Tässä mielessä olisi ihan yhtä perusteltua vaatia vähäisemmänkin ohjelmoinnin opiskelun pohjaksi diskreetin matematiikan, formaalin logiikan, algoritmien ja tietorakenteiden perinpohjaista hallitsemista sekä perustietoja mm. ohjelmistoprojektien ja ohjelmiston elinkaaren prosesseista. Lisäksi ohjelmointi olisi aloitettava schemellä, erlangilla tai haskelilla.

Totuushan nimittäin on, että 99,999% ihmisistä, jotka luulevat osaavansa ohjelmoida, ovat aivan totaalisesti pihalla asiasta.

Petri Riikonen

Minua ihmetyttää se käsitys, että laskeminen olisi paras ja ainoa tie ymmärtämiseen. Fysiikkaan liittyvissä ammateissa totta kai tarvitaan laskemista, mutta miksi se laskeminen muka on niin keskeistä alkeisopetuksessa, jos tavoitteena on maailmankuvan rakentaminen?

Itselläni ei ole muistikuvaa kouluajoilta yhdestäkään sellaisesta tilanteesta, että olisin ymmärtänyt jonkin asian nimenomaan sen takia, että laskin sen. Ei yhdestäkään.

Laskemisen opettelu on tietysti tärkeää tiettyihin ammatteihin valmistautumisessa, mutta miksi yleissivistävässä perusopetuksessa yleissivistävyys pitäisi uhrata sen takia, että jokin pieni osuus porukasta sitten lähtee siihen ammattiin, jossa sitä laskemista tarvitaan? Eikö ennemmin laskuharjoituksia voisi siirtää ammattiopetuksen alkuun, siis pidentää sitä harjoitteluvaihetta siellä? Eihän kaikkien tarvitse liikuntatunneillakaan treenata baletin perusliikkeitä, vaikka joistakin tulee balettitanssijoita.

Neutroni

Mitä tarkoitat ymmärtämisellä? Ainakin itselleni ymmärrys on sitä, että tiedän miten fysiikan teorioista voi johtaa ennusteita havaittaville asioille. Ja se tapahtuu laskemalla. En minä koe ymmärtäväni millään tavalla esimerkiksi mustia aukkoja tai yleensäkään yleistä suhteelisuusteoriaa, vaikka tiedän että sen oletuksista voidaan johtaa monenlaisia havaittavia tuloksia, koska en osaa itse laskea niitä. Ymmärrys on minusta juuri sitä, että tietää mitä teoriaa käyttämällä voi reaalimaailman ongelman mallintaa matemaattisesti, miten se matemaattinen malli lasketaan, miten laskun tuloksista tulkitaan reaalimaailman toiminta ja myös jonkinlainen näkemys siitä, miten järkevä saatu tulos ylipäätään voi olla (mikä on teorian paikkansapitävyys, aritmetiikan oikeellisuus ja tarkkuus, käytettyjen approksimaatioiden mielekkyys jne.).

Olen itsekin sitä mieltä, että perusopetuksessa voisi kiinnittää enemmän huomiota sen esiintuomiseen, että fysiikan teorioista voidaan johtaa valtava joukko hyvinkin arkisen konkreettisia asioita, vaikka asioiden syvällisempi ymmärtäminen on siinä vaiheesa mahdotonta. Se tosiaan jää sanomatta, kun mietitään niiden pallojen liikkeitä tyhjiössä. Samoin tieteenfilosofiaa voisi läpikäydä tarkemmin, mitä ovat tieteelliset teoriat, havainnot ja työskentelytavat ja miksi kyseisiin käytöntöihin on päädytty. Mutta ei niistä suinkaan saa mielekästä tai hyödyllistä kokonaisuutta koko lukiokurssille. Ehkä yksi kurssi tai maksimissaan kaksi olisi sopiva annos, ja sitten myöhemmin sen mainitseminen, että on tehty paljon approksimaatioita, että on saatu ne kaunit Maolin kaavat.

Tuo laskemisen ja fysiikan suhteeksi ottamasi esimerkki balettiliikkeistä on harvinaisen huono, koska oikeasti jokainen fysiikan sovellus vaatii aina laskemista. Parempi olisi vaikkapa juoksu, jota tavalla tai toisella harjoittelevat varmaan kaikki urheilijat. Laskuton fysiikka olisi varmaan suunnilleen yhtä hedelmällistä kuin juoksuton liikunta.

anonyymi astrofyysikko

Hospitaali: aiemmassa keskustelussa mainittuja derivointia, integrointia ja vektorilaskentaa opetetaan lukiossa, tai ainakin opetettiin vielä 80-luvulla jolloin itse olin lukiolainen. Ongelmana olikin matematiikan kurssien jokseenkin olematon synkronointi fysiikan kurssien kanssa - fysiikka opetettiin lähinnä peruskoulumatematiikan varassa ja matematiikan puolella opetettuja menetelmiä taas sovellettiin usein hyvin keinotekoisiin ongelmiin. Jos fysiikan opetuksen aloittaisi yleisluontoisemmalla fysikaalisen maailmankuvan esittelyllä ja matematiikan kurssien sisältöä säätäisi hieman, niin esim. mekaniikkaa voitaisiin opettaa huomattavasti mielekkäämmällä tavalla. Eli ei tämä ole mitään haihattelua vaan hyvin pitkälle järjestelykysymys.

Opettaja

Mistäköhän fysiikasta tässä on kysymys? Tarkoittaako Hra Riikonen lukion fysiikan oppimäärää, jossa on tätä nykyä 8 kurssia?
On melkonen haaste saada aikaiseksi tuo määrä fysiikkaa ilman yhtäkään laskua ja kaavaa. Ja rohkenisin jopa väittää tuollaista suorastaan ajan haaskaukseksi. Jos sen sijaan tarkoitetaan tätä yhtä kaikille pakollista kurssia, niin sehän nyt juuri ja juuri menee, opetetaanhan koulussa paljon muutakin turhaa. Mutta jos tässä nyt on tarkoitus jotain maailmankuvaa opettaa, tämän enkqvist-aineksen voisi ympätä jonkin muun oppiaineen, esimerkiksi uskonnon sisältöihin. Fysiikka-nimisessä oppiaineessa voisi sitten käsitellä oikeata fysiikkaa (mitä se sitten onkaan) alusta lähtien sellaisille, jotka sitä kykenevät omaksumaan ja jotka sitä mahdollisesti myöhemmin tulevat tarvitsemaan.

Petri Riikonen

Neutroni, edelleenkin minusta tuntuu, että tuo kirjoittamasi pätee vain fysiikan ja sitä soveltavien alojen ammattilaisiin. Miksi maallikon pitäisi tietää, "mitä teoriaa käyttämällä voi reaalimaailman ongelman mallintaa matemaattisesti"? Mitä maallikko (=jonkin muun alan edustaja) sellaisella tiedolla tekee?

Esimerkiksi biologian, maantieteen ja historian kouluopetuksessa ymmärrys syntyy ihan jollain muulla tavalla kuin laskemalla. Eikö sellainen ole "oikeaa" ymmärrystä? Miksei fysiikkaakin voisi yleissivistyksen tarpeisiin ymmärtää vastaavalla tavalla?

Korostan, että en tarkoita, että lukiossa lopetettaisiin laskeminen kokonaan. Onhan tulevia fysiikan ja insinööritieteiden opiskelijoita hyvä jo tuossa vaiheessa jollain tavalla prepata, ja kaipa muidenkin on hyvä saada laskemisesta jotain makua. Vastustan vain sitä ajatusta, että yleissivistynyttä maailmankuvaa fysiikasta ei voisi syntyä millään muulla tavalla kuin laskemalla tai että laskeminen olisi tehokkain tapa sen synnyttämiseen.

Jokainen fysiikan ammattisovellus varmaankin vaatii laskemista samaan tapaan kuin jokainen baletin ammattisovellus vaatii baletin perusliikkeiden vankkaa osaamista. Mutta miksei maallikko voisi nauttia modernin fysiikan maailmankuvan hahmottamisesta ilman laskemistakin, samaan tapaan kuin tanssin ystävä saattaa tykätä katsella balettia, vaikkei itse olisi treenannut sitä päivääkään? Tai vaikkapa synnynnäisesti jalaton saattaa nauttia penkkiurheilusta juoksematta itse koskaan.

K. Mt.

@ Petri Riikonen

"Esimerkiksi biologian, maantieteen ja historian kouluopetuksessa ymmärrys syntyy ihan jollain muulla tavalla kuin laskemalla. Eikö sellainen ole “oikeaa” ymmärrystä? Miksei fysiikkaakin voisi yleissivistyksen tarpeisiin ymmärtää vastaavalla tavalla?"

Fysiikka vain sattuu olemaan matemaattinen tiede, ja esim. sen yhden kaikille pakollisen yleissivistävän fysiikan kurssin asioiden (esim. mitä tarkoittaa kun autolla on kiihtyvyys) selittäminen ilman matematiikkaa olisi hankalaa. Yleisesti on enemmän kuin suotavaa että ylioppilaalla olisi edes jotain hajua siitä että fysiikka on luonnontiede ja "fysiikan teorioista voidaan johtaa valtava joukko hyvinkin arkisen konkreettisia asioita, vaikka asioiden syvällisempi ymmärtäminen on siinä vaiheesa mahdotonta".

Muussa tapauksessahan voitaisiin yhtä hyvin sanoa että satelliitit pysyvät kiertoradalla TAIKUUDEN avulla ja ne taikurit ovat nimeltänsä fyysikot.

RentoOrava

Laskeminen on tärkeää matematiikan ja fysiikan opiskelussa. Laskeminen opettaa jäsentämään asiat loogisiksi kokonaisuuksiksi ja opettaa myös keskittymistä. Itse tykkäsin kyllä laskea käsin. Käsin laskemalla sisäistää monia asioita. Pelkästään asioista kuuleminen ei opeta samalla lailla kuin itse laskeminen.

kse

K. Mt. "Fysiikka vain sattuu olemaan matemaattinen tiede..."

Merkittävä osa modernista biologiasta riippuu myös hyvin pitkälti matematiikasta. Voi aivan perustellusti väittää, että evoluution ymmärtäminen jää "käsien heiluttelun" tasolle ilman matemaattista tarkastelua. Samoin vaikkapa joku ekologia. Eläinten (ja ihmisten) käytäytymismallien selittäminen ilman peliteoriaa yms. jättää koko aihe alueen puhtaan uskon varaan.

Vaikka nykyinen biologian opetus jättääkin ovet avoimeksi kaikelle huuhaalle kuten älykkäälle suunnittelulle ja psykoanalyysille, niin tuskinpa kukaan on vaatimassa biologian opetuksen redusoimista "vierivä kuula kitkattomalla pinnalla" -tasoisiin puuduttaviin laskuharjoituksiin.

Neutroni

Ehkä jonkinlainen yleisempi määritelmä ymmärrykselle voisi olla se, että ymmärrys on kykyä soveltaa tietoa. Johtaa vastaus johonkin kysymykseen tiedon pohjalta. Jossain historiassa sekään ei toimi, koska yleensä historiallisista tapahtumaketjuista ei voi päätellä mitenkään jatkoa tai vastaavan tilanteen kehitystä toisessa ajassa ja paikassa, vaan se pitää vain tietää ja muistaa, mutta ainakin luonnontieteisiin yleensä tuota voi käyttää.

Biologia on varmaan aika lähellä sitä, mihin fysiikan opetusta nyt halutaan viedä. Siellä otetaan valtavasti asiaa ulkomuisti ja käsienheiluttelutasolla, mutta varsinaiset soveltavat esimerkit ovat äärimmäisen yksinkertaisia, yksinkertasimpia tunnettuja periytymismekanismeja ja niin edelleen. Eli aivan vastaavia kuin tyhjiössä putoavat kuulat. Minä sanoisin, että lukion biologia ei anna juuri minkäänlaista ymmärrystä biologisista prosesseista. Fysiikka antaa nykyisellään selvästi paremman ymmäryksen (soveltamiskyvyllä mitattuna). Oppimäärät sisäistänyt opiskelija pystyy ratkomaan yksinkertaisia ongelmia, vaikka toki sekin rajoittuu yksinkertaisimpiin mahdollisiin ongelmiin.

Miksi tuo suuri määrä käsienheiluttelutietoa vailla mahdollisuutta soveltaa on parempaa yleissivistystä? Sitä ei ole juurikaan perusteltu paremmin, kuin että se sopii joillekin paremmin. Kummankin merkitys on lopultakin aika vähäinen niille, joiden opinnot, työt tai harrastukset eivät noita aloja sivua. Kumpikaan ei suojaa taikauskolta.

Tuo laskupainotteinen fysiikanopetus sentään antaa opiskelijoiden ymmärtää, että jos fysiikkaa alkaa tosissaan opiskella, se on laskemista. Sanaseppojen verbaalikoreografiat, joita käsienheilutteluopetus ja populaarijulkaisut ruokkivat, ovat siinä täysin arvottomia.

Petri Riikonen

Erimielisyydet tässä keskustelussa taitavat pyöriä kolmen asian ympärillä: (1) paljonko arvostetaan yleissivistystä suhteessa ammatilliseen tietoon, (2) paljonko arvostetaan yleistietämystä suhteessa ammatilliseen ongelmanratkaisukykyyn ja (3) onko tärkeämpää motivoida oppilaita vai karsia joukosta tiettyjen alojen lupaavia kykyjä.

Opetushallituksen sivuilta, joissa pohditaan fysiikan ja kemian perusopetusta, löysin seuraavia tähän liittyviä ajatuksia:
http://www.edu.fi/perusopetus/fysiikka_ja_kemia

”Kun tarkastellaan luonnontieteiden opetusta tai pohditaan sen kehittämistä, on muistettava, että perusluonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen parissa työskentelee vain pieni osa kansalaisista, mutta yleissivistävässä koulussa opiskelee lähes koko ikäluokka. – – Opettajien on jatkuvasti arvioitava fysiikan ja kemian opetustaan ja pohdittava kenelle ja miksi perusluonnontieteitä opetetaan.”

” Ero asiantuntijan ja noviisin välillä tiedon jäsentämisessä ja ongelmien ratkaisemisessa perustuu siihen, että vain asiantuntijalla on tiedonalan keskeisten keskuskäsitteiden (big ideas) ympärille ryhmittynyttä tai järjestynyttä tietoa. – – Trowbridge ja Wandersee (1989) ovat esittäneet, että opetuksessa on tarkoituksenmukaista käyttää sellaisia opetusmenetelmiä, jotka tukevat käsitteiden välisten linkkien ja verkkojen muodostumista. Bransford ym. (2000) suosittelevat, että opetuksessa (opettajan esityksessä) ja opiskelussa (opiskelijan omatoimisessa opiskelussa tai pienessä ryhmässä opiskeltaessa) käytettäisiin erilaisia graafisia ja hierarkkisia tiedonesittämismenetelmiä (network presentation, graphical presentation, hierarchical chart, concept map), joiden avulla opiskelijat yksin tai yhdessä voivat järjestää käsitteitä hierarkkisesti tai organisoida tietoa hierarkioiden muotoon.”

”Simonin (2000) tekemän yhteenvedon perusteella seuraavat fysiikan ja kemian opetuksen piirteet eivät motivoi oppilaita: oppitunnilla korostetaan laskujen laskemista (laskutekniikkaa) ilman, että oppilaille on selvää, mitä lasketaan; opettaja esittää ”kuinka paljon” kysymyksiä ”kuinka” ja ”miksi” kysymysten asemasta; luokassa ei keskustella, ilmapiiri on kilpailuun – ei yhteistyöhön – kannustava.”

Masapena

Tavallaan tämä juttu tuli ulos erityisen hankalaan aikaan. Nyt uuden hallituksen ohjelman myötä seuraava lukiouudistus lykkääntynee noin 10 vuoden päähän, kun perusopetusuudistukset on pistetty tämän hallituskauden loppupuolelle. Lukion fysiikka tulee siis jatkumaan ennallaan kuin Maapallon kulku radallaan seuraavat kymmenen vuotta. Ja muutokset tulevat olemaan komiteakompromisseja, joissa lyödään lukkoon oppituntien määrä hyvissä ajoin ennen kuin mietitään itse koulutuksen tavoitteita.

Kustantajat voivat julkaista uusia oppikirjasarjoja, mutta tuskinpa ne fysiikan opettamisen ja oppimisen kulttuuria paljoa muuttaisivat. Opetussuunnitelmat ja ylioppilaskirjoitukset ohjaavat opetusta paljon, mutta vanhan perinteen inertialle ne eivät mahda mitään. Koulumaailmassa jokainen huominen on uusi eilinen: oppiaineet periytyvät muinaisesta menneisyydestä ja tieto on sirpaloitunutta - oppilaat eivät välttämättä ymmärrä, että kemian, terveystiedon ja kotitalouden 'vitamiinit' ovat sama asia.

Ehkä yksi ratkaisu voisi olla yleissivistävän fysiikan ja kemian erottaminen jatko-opintoihin tarvittavasta aineksesta. Tällä hetkellä näiden aineiden pakolliset kurssit ovat kompromissia: peruskoulussa paremmin pärjänneet eivät opi melkein mitään uutta ja tylsistyvät kuoliaiksi, kun taas heikommin pärjänneiden maailmankuva ei välttämättä muutu tippakaan ja inho luonnontieteitä kohtaan vain kasvaa. Molemmat oppivat kyllä integroimaan graafisesti sekä laskemaan moolimassoja. Mutta ovatko nämä kyvyt yleissivistystä, muuttavatko ne maailmankuvaa miksikään tai ovatko ne tosielämässä käytännöllisiä?

Jatko-opintoihin ja ylioppilaskirjoituksiin voikin sitten opiskella fysiikkaa syventävissä kursseissa. Yleissivistykseen ja luonnontieteelliseen lukutaitoon ja maailmankuvaan satsattaisiin sitten pakollisilla kursseilla.

Syventäviä kurssejakin olisi mahdollista muuttaaYlioppilaskirjoitustenkaan ei tarvitsisi olla pelkkiä sanaselityksiä ja laskutehtäviä. Hyviä voisivat olla aineistotehtävät, jotka mittaisivat paitsi fysiikan oppisisältöjen hallitsemista, niin myös oppimaan oppimisen taitoja ja kykyä erottaa olennainen turhasta. Hyvin suunnitellut aineistotehtävät eivät edes lisäisi pänttäämisen tarvetta. Tuunausta vaille valmis mallikin on jo olemassa lääkiksen pääsykokeissa.

Autodidakti

Varsinainen artikkeli alkaa kysymyksellä: "Tiede edistyy, mutta edistyvätkö oppikirjat?"

Täällä on paljon käsitelty sitä, mitä opetetaan, mutta asiassa on muitakin ulottuvuuksia. Olen miettinyt, tarvitaanko ylipäätään oppikirjoja. Miksei lukion opetus voisi mennä nettiin? Tekstisivun lisäksi voidaan tehdä video, jossa esitetään yksi asia esim. kerrotaan mikä on Pythagoraan lause ja sitten todistetaan se. Videoon voitaisiin liittää UKK-sivu (usein kysyttyjä kysymyksiä) ja asiaa voitaisiin käsitellä lisäksi keskustelufoorumilla (Tiede-lehden jotkin keskustelut ovat hyviä esimerkkejä). Opettaja pystyisi keskittymään oppilaiden kanssa kommunikointiin

Jos jokin asia ei avaudu kerralla, videon voisi katsoa uudestaan kotona (tai pysäyttää haluamaansa kohtaan, jos haluaa tarkistaa esim. jonkin väitteen). Oppitunnilla opettaja voisi esittää videon tai itse kertoa asian omalla tavallaan (video antaisi kuitenkin opettajallekin virikkeitä, kuinka asiaa kannattaisi käsitellä).

Luulen, että nyt jo voitaisiin tehdä nykyisten koulukirjojen tasoinen lukion oppimateriaali pelkästäään linkittämällä Wiki-sivuja sopivasti.Oppilaille tulisi myös paljon halvemmaksi, kun ei tarvitsisi ostaa kirjoja ollenkaan.

Opettaja

...
Luulen, että nyt jo voitaisiin tehdä nykyisten koulukirjojen tasoinen lukion oppimateriaali pelkästäään linkittämällä Wiki-sivuja sopivasti.Oppilaille tulisi myös paljon halvemmaksi, kun ei tarvitsisi ostaa kirjoja ollenkaan.
...

Vielä halvemmaksi tulee, kun lopetataan koulutkin. Onhan se kaikki tieto Wikipediassa. Linkkejäkään ei tarvita kuin yksi ainoa.

JN

Olen samaa mieltä Petri Riikosen kanssa siitä, etten lukioikäisenä ymmärtänyt mitään asiaa se syvällisemmin vain sen vuoksi, että olisin laskenut sen. Silloin laskeminen oli vain ulkoa opettelua, sillä matemaattiset taidot eivät riittäneet oikein mihinkään.

Kuitenkin minusta tuli fyysikko. Mutta se oli hilkulla, sillä Newtonin mekaniikalla alkanut pitkä fysiikka oli niin saatanallisen tylsää, että se otti niin sanoakseni löysät pois potentiaalisten fyysikoiden poolista kertalaakilla. Vasta yliopistossa ymmärsin, että oppikirja oli ollut luokattoman huono: sen selitykset perustuivat esim. matematiikkaan, jota ei oltu vielä opetettu peruskoulussa, ja lisäksi se oli vaikeaselkoisesti kirjoitettu. Vasta englanninkielisen yliopiston peruskurssin oppikirjan myötä opin, miten helppoa ja hauskaa myös mekaniikka voi olla.

Mielestäni kaikille pakollisen fysiikan kurssin tulisi keskittyä maailmankuvan rakentamiseen. Ja pitkän fysiikankin voisi aloittaa vähän vähemmällä mekaniikalla. Ensimmäiseksi sopisi painottaa sähköoppia, sillä se tarjoaa paljon enemmän liittymäkohtia jokapäiväiseen kokemusmaailmaan. Mekaniikkaa voisi syventää sitten myöhemmin - ja ottaa ne esimerkit autojen sijasta vaikka tähtitieteestä.

MrrKAT

Perus- ja kansakoulun käyneille sukulaisilleni en koskaan ole saanut taottua päähän miksi törmäyskolarissa yhteenliittynyt automassa liikkuu suuremman (salaperäisen) liikemäärän omanneen eikä suinkaan suuremman liike-energian omanneen auton suuntaan. Liikemäärän ja liike-energian ymmärrystä taas ei voi tavoittaa ilman kaavoja. Autot ja autokolarit ovat lähempänä ihmistä kuin galaksit ja galaksien jähmeä tanssi.

"Montako wattia tämä lamppu kuluttaa päivässä?" on tuttua sukulaisten suusta ja valitettavasti taitaa samaa olla monen journalistin suussa..?

Biologiassa ja fysiikassa maailmankuvien opettamisten tasolla syntyy törmäyksiä omaan arkijärkeen ja intuitiiviseen ajatteluun voimakkaasti luottavien ihmisten kanssa - oli uhri sitten opettaja tai oppilas, koska Big Bang:ssa ja evoluutiossa on runsaasti arkijärjelle vieraita elementtejä. Tätä varten alussa voisi alustuksena olla pieni valmennuskappale muutamalla esimerkillä, jossa arkimaailman fysiikan/biologian tuloksetkin (kuten tuo autontörmäys) ovat intuition vastaisia.

Pekka

Olisiko ideaa viedä oppilaat "puuduttavien Newtonin kaavojen" jälkeen keväällä vaikkapa Cernin tutkimuslaitokseen? Sinne voi järjestää tutustumiskäyntejä sop.muk. jolloin lapset (nuoret) saisivat tuulahduksen myös jostain muustakin, kuin pelkästään Newtonilaisesta mekaniikasta. Kyllä mielestäni perusjutut pitää omaksua ja ymmärtää mahdollisimman aikaisin kaikessa opetuksessa, mutta jos joku näistä nuorista kuitenkin olisi kiinnostunut vaikkapa hiukkasfysiikasta, niin hänelle pitäisi tarjota mahdollisuus saada näistä fysiikan osa-alueista uusinta tietoa?

P.S.V.

Yhtä mieltä MrrKAT`n kanssa kaavojen tärkeydestä. Hyvä kaava, esimerkiksi juuri täysin kimmottoman törmäyksen yhtälö tai alkeisfysiikan salaperäinen, toistaiseksi selittämätön F = ma on ikkuna syvätodellisuuteen, johon ei tunneta muuta tietä. Juuri kaava pakottaa kysymään ydinkysymyksiä, kuten mikä on se tekijä, joka tekee kaavan eli yhdistää joukon mitattavia suureita invarianssilaiksi, esimerkiksi ma:F = 1. Annettiinpa kahdelle suureelle mitkä arvot tahansa, kolmas suure saa aina arvon, jolla invarianssi on voimassa.

Lukiofysiikka ei usein johda positiiviseen kaavasuhteeseen. Mistä tämä voisi johtua? Vastaus on ilmeinen. Lukiossa (kuten usein yliopistossakin) kaavojen itselliseen olemassaoloon mitattavia suureita yhdistävinä komplekseina ei kiinnitetä riittävää huomiota. Niitä pidetään vain yhä monimutkaisempien, arvostelussa kyseeseen tulevien tehtävien ratkaisuneuvoina. Opiskelijalle jää harvoin mahdollisuutta rankaisematta nauttia kaavojen tehosta ja niiden hyväätekevästä pyörittelystä keskimääräisen vaikeusasteen omaavien ja toistotoimintoja vaativien tehtävien parissa. Tämä ei tietenkään välttämättä koske sitä vähäistä eliittiä, joka aikanaan saattaa osallistua nobel-ryhmään.

Kyllä fenomenologisella fysiikallakin on oma tärkeä sijansa ajattelussa ja asioiden keksimisessä, mutta kaavojen olemuksen tunteminen ja sen tietäminen, että myös fenomenologiset asiat noudattavat jotain, ehkä meille tuntematonta kaavaa, invarianssilakia, on omiaan johtamaan korkeamman tason fenomenologiseen ajatteluun

Taisto Leinonen

Keskustelu selvästi jo laantui, mutta näin post festum laitan muutamia ajatuksia esille:
1) Oppikirjoista olisi hyvä laatia aikajana, josta näkyisi, milloin on tapahtunut suurempi muutos.
Olen sen verran vanhaa polveä, että Pentti Kattainen käytti meitä pitkän mat. oppilaita koekaniineina 1956, kun hän laati Otavalle ensimmäiset suomalaiset nykyaikaiset fysiikan oppikirjat (Fysiikka 1-2, 1957). Hänen opetustapansa olivat enemmän yliopisto- kuin lukiotasoa, oppilasta arvostavia ja kannustavia. Tulos: Norssin 1958 mat. linjan oppilaista (33) meni Polille heittämällä 17 ja medisiinaan 3. Kuuskosken edeltävä oppikirja oli kuin 1800-luvulta.

2) Kosmologia on yleissivistystä ja siksi tarpeellista. Puolijohdefysiikka on tutkimusta ja valmistusta, mutta sitä ei tarvita prosessorin toiminnan ymmärtämiseen. Rajapinta prosessorin ja ohjelmoinnin välillä on kuin turvesuo, harva lähtee kartoittamaan molempia reunoja. Lisäksi rajapinta elää kuin Tarkovskin filmi, eilispäivän tiedoilla ei elä seuraavaan vuoteen.

3) Tietoliikenne ja tietojenkäsittely ovat paitsi tiukasti ja jatkuvasti muuttuvasti standardoituja, mikä vaatii tuhansien sivujen lukemista. Kun siihen ynnätään signaalikäsittely adaptiivisilla suodattimilla, digitaalisilla signaaliprosessoreilla ja sadoilla laskenta-algoritmeillä ennen, kuin esim. kännykän puhesignaali siirtyy suurtaajuusasteiden kautta ilmaan, siitä tukiasemaan, keskuksiin ja takaisin toiseen kännykkään, on turha kuvitella, että nörttitieto riittäisi suunnitteluun. Silti on suuri paradoksi, että moni nörtti on Nokian entisen menestyksen takana.

4) Lasereissa alkaa röntgenlaser olla jo oven takana, jolloin isot röntgenputket jäävät historiaan. Filmi on jo vaihtunut puolijohdetekniikan ansiosta varauslevyiksi. Pelkästään näillä mitättömillä esimerkeillä voidaan osoittaa, että opetuksen on yhtä aikaa kerrottava tieteeen ja tekniikan historia, päivän tilanne ja myös tulevaisuuden näkymät.

5) Biologian puolella tilanne on yhtä dynaaminen. Medisiinan opinnoissa 1300-sivuinen White-Handler-Smith 1970-luvulla vain aavisteli DNA:n sisältöä ja tänä päivänä tiedetään tarkalleen, miten D-vitamiini estää haitallisen proteiinin syntymisen MS-taudin kohdalla (uusin Mediuutiset). Mikroskopiassa on rikottu klassinen erotteluraja, fluorensoivilla proteiineilla nähdään ionipumpun toiminta solussa ja uutta arsenaalia tulee päivittäin.

On vanha sanonta: sivistystä on se mikä on unohdettu. Siksi ei kannata surra, mitä koulussa opitaan vaan sitä, miten se opetetaan.

6) Kirja on ihmiskunnan suurin keksintö tiedon jakamiseen. Pelkästään kirjajatkumon säilyttämiseksi siitä ei kannata luopua. E-kirjat, joissa näkyy 1-2 sivua eivät vastaa ihmisen kykyä käännellä muurahaispesää.
Paluuna kirjaan entisenä markkinatutkijana, lasertutkijana, lääket.tekniikan opettajana ja nykyään patenttien kääntäjänä näen silmieni edessä kirjan, jossa on painettuja OLED-kuvia (interaktiivisia, suoraan verkkoon kytkeytyviä), etukannessa aurinkopaneeli kirjan sähkölle, kulmassa pikoprojektori, takakannessa kaiutin.

Näin ajatteli omalla nimellään Taisto Leinonen,
pt. Elektroniikkauutiset 1969-1975, lehtien Prosessori ja HiFi perustaja, jonka elämän suuria kohokohtia ovat olleet:
- Tesvision lähetinpäällikön tehtävä 1959-1964
- Ohion yliopiston radioastronomian vastaanottimen kehittäminen prof. Martti Tiurin labrassa
- ihmisen elimistön tutkiminen medisiinan opinnoissa 1972
- pari vuotta akatemiaprof. Teuvo Kohosen neuroverkkojen tutk.ryhmässä
- ja hieman muuta.
PS. Hyvä lähde uusimpaan tietoon on verkossa "Science Daily"; sieltä Hesari kampaa tietonsa.

kse

"Puolijohdefysiikka on tutkimusta ja valmistusta, mutta sitä ei tarvita prosessorin toiminnan ymmärtämiseen."

Kysehän oli vain siitä, miten kvanttifysiikan merkityksen nykyajassa voisi havainnollistaa jollakin lukiolaisille tutulla arkipäiväisellä esimerkillä. Saa vapaasti ehdottaa helpompaa ja kiinnostavampaa vaihtoehtoa.

"Rajapinta prosessorin ja ohjelmoinnin välillä on kuin turvesuo, harva lähtee kartoittamaan molempia reunoja."

Höpöti, höpöti. Tuohan on ainoa kestävä lähestymistapa, jos oikeasti aikoo ymmärtää asioita ja tehdä vaikkapa järjestelmäsuunnittelun tasoisia asioita.

"Lisäksi rajapinta elää kuin Tarkovskin filmi, eilispäivän tiedoilla ei elä seuraavaan vuoteen."

Jos olisi sauvonut tuon "suon" yli, niin ymmärtäisi kuinka pöljä kommentti tuo on.

"Tietoliikenne ja tietojenkäsittely ovat paitsi tiukasti ja jatkuvasti muuttuvasti standardoituja, mikä vaatii tuhansien sivujen lukemista."

En nyt tiedä miten tämä liittyy sinänsä tähän keskusteluun, mutta sanonpa kuitenkin, että höpöti. Samat perusperiaatteet kantavat vuodesta toiseen ja kehitys on vain näiden periaatteiden soveltamista. Tietysti, jos ydinsisältö on jäänyt vieraaksi, voi tietoliikenne ja/tai tietojen käsittely vaikuttaa silkalta standardi- ja määritysviidakolta. Oikeasti nuo nippelitiedot ovat tuotekehityksen koodikulien ja muiden nysväreiden päänsärky. Todelliset osaajat menevät askeleen-pari edellä ja voivat keskittyä mielekkääseen tutkimukseen ja ideointiin.

"Kun siihen ynnätään signaalikäsittely adaptiivisilla suodattimilla, digitaalisilla signaaliprosessoreilla ja sadoilla laskenta-algoritmeillä ennen, kuin esim. kännykän puhesignaali siirtyy suurtaajuusasteiden kautta ilmaan, siitä tukiasemaan, keskuksiin ja takaisin toiseen kännykkään, on turha kuvitella, että nörttitieto riittäisi suunnitteluun."

En oikein pysty hahmottamaan mikä määritelmäsi "nörttitiedolle" oikein on, mutta kyllähän nuo luettelemasi aihealueet kovasti kuulostavat juuri nörttitiedon ytimeltä.

Näin ajatteli nimimerkillä kse, jonka uran suuria kohokohtia ovat olleet:
- puolen tusinaa patenttia tietoliikenteestä
- pari tusinaa julkaisua (joista "parhaaseen" jopa toistakymmentä viittausta)
- useiden tutkimusprojektien vetäminen

Opettaja

Mitenköhän minkäänlaista yksimielisyyttä opetettavista asioista saadaan, kun jo tämäkin CV-tason asiantuntijoilla on vaikeuksia. Kauhun sekaisella innolla odottelen, kun yli 20 viittauksen tutkijat liittyvät keskusteluun. (Vaikka onhan meillä jo professori E, vaikka en ihan ihan varma olisi, liekö hänellä julkaisuja, joihin joku on kertaakaan viitannut.)

Taisto Leinonen

Hienoa, että nimimerkki "kse" aktivoitui, sillä näissä keskusteluissa harvemmin esiintyy henkilöitä, joilla on omakohtaista taustaa kommentoida ja argumentoida.

Itselläni esim. tietoliikenteestä ei ole mitään merkittävää taustaa, mitä nyt radioamatöörilupa 16-vuotiaana 1956, sitten 1980-luvulla oma yhtiö, jossa tuotettiin vuodessa 5000 sivua engl. dokumentointia ja 3000 sivua ranskaa Nokian PCM-järjestelmiin. Siinä sivussa oli pakko lukea kaikki aiheeseen liittyvä standardointi. Nykyään käännän patentteja ja historiassa (1000+ patenttikäännöksen seassa) on noin 200 tietoliikennepuolen patenttikäännöstä.

Silti uskallan entisenä erikoisopettajan sanoa, että tärkein tehtävä fysiikan opetuksessa on innostavasti kertoa nuorille siitä, että vain laajan yleissivistyksen ja tekniikan historian pohjalla voi omaksua uusimmat tiedot päivän tekniikasta. Kun IBM nyt DARPA:n rahoituksella kehittää ihmisen neuroniverkkoa muistuttavaa sirua (pros + RAM suorassa kommunikaatiossa), ei ole haitaksi, jos uskaltaa ylittää omat rajansa ja myöntää niiden rajoitukset.

Totuus on se, että fysiikan kaikkien osa-alueiden ymmärtäminen (saati sitten patenttien kehittäminen) edellyttää noin miljoonan oppikirjasivun passiivista osaamista. Olen varma, että myös Suomessa on tällaisia superyksilöitä, mutta valitettavasti heidän keski-ikänsä on noin 60 vuotta.

Ikuisena optimistina omalla nimellään Taisto Leinonen

P.S.V.

Evo-devo säätelygeeneineen ym. on jo mullistanut evoluutiobiologian. Yksi tutkimusalan johtohahmoista, Sean B. Carroll, kirjoittaa: "Suurin osa oppimastamme on ollut niin hätkähdyttävää ja odottamatonta, että se on muuntanut syvällisellä tavalla käsitystämme evoluution tominnasta". Tästä huolimatta lukion biologian oppikirjoista on vaikea löytää edes mainintaa tästä.

Todellisuudessa fysiikan tilanne on lähes yhtä ongelmallinen, mikä pitäisi juurruttaa opiskelijoiden mieleen viimeistään lukiossa. Muuten heidän maailmankuvansa jää uskomisen asteelle heidän esimerkiksi uskoessaan Newtonin III lakiin, jota opettajakaan ei osaa perustella maailmankaikkeuden perusrakenteeseen vetoamalla. Mailman perusrakenne on nimittäin vielä täysin selvittämättä ja tämän tuloksena painovoimaakaan ei vielä ymmärretä. Mihin energia varastoituu punnusta nostettaessa? Kysymykseen ei todellisuudessa voida vastata. Samoin massan hitauden olemus ja syy on selvitämättä. Kaavaa F=ma ei osata johtaa mistään, vaikka sen paikkansapitävyys on todettu.

Kvanttifysiikan, joka hallitse varmaan myös biologian mikroilmiöitä, perusteista ei ole päästy yhteisymmärrykseen sikäli kuin niitä tiedetäänkään. Tämä taas saattaa hidastaa biologian ymmärtämistä. Uutta valoa on tosin jo näkyvissä

http://www.protsv.fi/lfs/2010%20seminar/Kallio-Tamminen.pdf

Lukiofysiikan tulisi esitellä myös eri näkökulmat vakuumiin, jonka olemassaoloon monikaan fyysikko Einsteinin jälkeen ei ole edes uskonut. Kuitenkin kysymys vakuumista ja sen rakenteesta on maailmankuvan kannalta keskeisiä. Maailmankuvaan tulisi sisällyttää tieto sitä, että monet huippufyysikot ovat jo luopuneet Einsteinin dogmista ja alkaneet tutkia vakuumin mahdollisuutta

http://users.physik.fu-berlin.de/~kleinert/kleinert/?p=worldcrystal

Arzamas-16

Olen fysiikan opettaja muutaman vuoden kokemuksella, lisäksi taustalla on tutkijan töitä. Kuten MrrKATin esimerkeistä ilmenee, joitakin elämässä tarpeellisia asioita ei opeteta juuri muualla kuin fysiikan tunneilla. Tässä on oikeastaan sama idea kuin Opettajan kommentissa, että 100 vuotta vanha matematiikka on edelleen hyödyllistä ja kiinnostavaa, eikä sitä tulisi heittää pois pelkästä uutuudenviehätyksestä. Esimerkiksi autojen törmäyksissä käytettävä fysiikka toimii myös avaruuslennoissa, mikä ei olekaan enää niin tylsä aihe. Liikemäärä ja massa löytyvät myös puolijohteessa liikkuvalta elektronilta, vaikka täsmällinen kuvailu meneekin Newtonin tuolle puolen. Olisi kieltämättä mielenkiintoista nähdä, miten vaikka juuri puolijohteiden toimintaa opetettaisiin ilman newtonilaisia perustietoja, ja olisiko sen pohjalta jotenkin luontevaa oppia perusmekaniikkaa.

Fysiikan primitiivisiin käsityksiin kuuluu yleensä sellainen epäyhtenäisyys, että maailma toimii eri tilanteissa eri tavalla, ja haasteena on oppia tästä pois. Jos mietitään maailmankuvan rakentamista modernin fysiikan pohjalta, on mielestäni vaarana se, että kehitämme vain kuvan jostain maagisesta fysiikan maailmasta, joka on eri maailma kuin se missä elämme. Itse asiassa tämä ongelma on havaittavissa jo nyt, koska liikemäärät ja watit eivät tosiaan siirry arkikokemukseen, vaikka ne olisi ulkokohtaisesti hallittu fysiikan tunneilla.

Nähdäänkö tässä uhkana se, että käytännön fysiikasta kiinnostuvat enemmänkin mopojen virittelijät kuin luovat ajattelijat? Eikö fysiikan tarkoitus ole kuitenkin ymmärtää tätä käytännön maailmaa jossa elämme?

Aaa-nyymi

Kvanttifysiikan peruspiirteitä ja sen vaikutuksia vaikka "tieteelliseen epistemologiaan ja ontologiaan" voitaisiin aivan hyvin käsitellä filosofian kursseilla. Ovathan kvanttifysiikan opit sellaisia, että ne heiluttavat koko luonnontieteellistä maailmankatsomusta - ja siinä samassa saavat kyytiä monet filosofian alankin oppijärjestelmät. Ehkä oppilaille pitäisi rehellisesti kertoa, että kvanttifysiikan opetusten valossa näyttää siltä, että mistään ei tiedetä mitään.

Mr. Pressure

olen selvittänyt miksi valonnopeudella on tietty arvo. Ffotonit muodostavat laajenevan energiakentänjossa fotonit itse kontrlloivat toistensa vauhtia tai vaikka neutriinojen vauhtia. jos jostakin yksittäisestä tähdestä työntyisikin ulos neutriinoja jotka liikkuisivat nopeammin kuin fotonit, niihin osuisi enemmän fotoneista ulos työntyviä pienempiä tihentymiä etuosaan kuin takaosaan ja näin neutriinojen vauhti hidastuisi samaksi kuin fotonien!

Näin neutriinot voisivat liikkua valoa nopeammin laajenevan kiinteän aineen sisällä , koska siellä ei ole olemassa samanlaista laajenevaa fotonikenttää kuin avaruudessa!

.

Mr. Hard Pressure

Nykyisten teorioiden mukaan avaruus laajenee ja kaareutuu.

Minä oletan avaruuden olevan ei yhtään mitään.

Silti avaruudessa on olemassa ylämäet ja alamäet.

Ajatellaan tähteä josta työntyy ulos koko ajan esim. fotoneja.

Jos entropia vaikuttaa myös fotoneihin, työntyy fotoneista ulos kertaluokkaa pienempiä tihentymiä.

Tähdet ovat melko isoja suhteessa fotoneihin ja jos fotoneista työntyy samassa suhteessa pienempiä tihentymiä, mitä fotonit ovat pieniä suhteessa tähtiin, voit ajatella miten paljon näitä kertaluokkaa pienempiä tihentymiä työntyisi ulos fotoneista ja miten paljon enemmän näitä kertaluokkaa pienempiä tihenytymiä työntyisi esim. kohti Maapalloa, Aurinkokuntaa, linnunradan galaksia kohti, kuin niistä pois päin.

Näin tähdistä ulos työntyvät fotonienergiakentät työntyisivät kohti ylämäkeä.

Vauhti pysähtyisi, jos takana ei työntyisi vastaavaa fotonienergiakenttää joka työntää edellään menevää fotonienergiakenttää kohti superjoukkojen välistä avaruutta jossa saavutettaisiin vuoren huippu, jonka jälkeen alkaisi alamäki. Tähdistähän työntyy koko ajan ulos fotonienergiakenttää joka työntää edellään menevää fotonienergiakenttää jne.

Mitä lähemmäksi jonkun galaksijoukon galaksin tähtikunnan planeettaa fotonit työntyisivät, sitä jyrkemmäksi alamäeksi mäki muuttuisi.

Tämä siksi että planeetat ja tähdet varjostavat tilaa ja pysäyttävät itseensä fotoneita ja fotoneista matkan aikana ulos työntyneitä kertaluokkaa pienempiä tihentymiä!

Näin vastus planeetoista, tähdistä ja galakseista pois päin pienenee sitä enemmän, mitä lähemmäksi niitä päästään.

Uusien fotoneiden välisellä alueella ei liiku niin paljon kertaluokkaa pienempiä tihentymiä samaan suuntaan uusien fotoneiden kanssa ja juuri siksi ylä ja alamäet, you know.

Eihän näkyvän maailmakaikkeuden galaksienkaan välisellä alueella liikkunut 10 miljardia vuotta sitten niin paljon fotoneita kuin nykyisin. Eli mitä vanhempia fotoneita, sitä kauempaa niitä kohti tulee kertaluokkaa pienempiä tihentymiä jotka liikkuvat vanhojen fotoneiden kanssa samaan suuntaan.

Eli uusienkin fotoneiden välisellä alueella liikkuu paljon kertaluokkaa pienempiä tihentymiä, mutta niitä liikkuu enemmän sinne päin mistä uudet fotonit ovat peräisin.

Aurinkoa kohti liikkuvien fotoneiden välisellä alueella liikkuu paljon kertaluokkaa pienempiä tihentymiä joita osuu Auringon ohi meneviin fotoneihin ja näin niiden liikerata taipuu havaitulla tavalla ja juuri siksi Auringonpimennyksen aikana Auringon viereltä näkyvät tähdet näyttävät olevan eri paikalla kuin niiden tiedetään olevan.

Jos asia on näin, ei kaareutuvan avaruuden käsitettä tarvita selittämään valon taipumista Auringon ohituksen yhteydessä.

Eikä laajenevan avaruuden käsitettä tarvita selittämään valon yleistä punasiirtymää!

.

exoponte

"Kosmologian professori Kari Enqvist on jyrkästi eri mieltä. Hän katsasti kolme uutta lukion fysiikan kirjasarjaa ja totesi, että niissä ylipäätään esitellään ilmiöitä modernia fysiikkaa edeltävästä pisteestä, jolloin monia fysiikan suuria lainalaisuuksia ei vielä tunnettu. Siksi koko fysiikka näyttäytyy hämäränä ja pirstaleisena. Enqvist kirkastaisi sitä kääntämällä oppiaineen ylösalaisin."

Aivan, ja sen jälkeen kukaan ei saisi enää tietoa oikeasta fysiikasta, vain kvanttimekaniikan väärästä todennäköisyystulkinnasta, väärästä tulkinnasta maailmankaikkeuden kiihtyvästä laajenemisesta ja väärästä tulkinnasta kosmisesta inflaatiosta. Virheellistä aivopesua alusta asti, jotta kukaan ei vahingossakaan löydä takaisin oikeisiin fysiikan ja kosmologian perustuksiin.

Seuraa 

Tieteen puudeli

Annikka Mutanen on Tiede-lehden toimituspäällikkö. Tässä blogissa hän istuu syliin ja puree.

Teemat

Blogiarkisto