Laaja-alaisen osaamisen ja fysiikan oppiaineen tavoitteet yläkoulun fysiikan oppimateriaaleissa

i

Pro gradu -tutkielma Kesäkuu 2020

Fysiikan ja matematiikan laitos Itä-Suomen yliopisto

Laaja-alaisen osaamisen ja fysiikan oppiaineen tavoitteet yläkoulun fysiikan

oppimateriaaleissa

Petteri Mali

ii

Petteri Mali Pro gradu -tutkielma, 74 sivua Itä-Suomen yliopisto

Fysiikan koulutusohjelma Fysiikan aineenopettajakoulutus

Työn ohjaaja FT Risto Leinonen

Tiivistelmä

Tutkimuksessa tarkasteltiin, millä tavalla vuoden 2014 perusopetuksen opetussuunnitelman perusteissa esitetyt laaja-alaisen osaamisen ja fysiikan oppiaineen tavoitteet näkyvät fysiikan yläkoulun kirjasarjojen Titaani fysiikka 7–9 ja FyKe 7–9 Fysiikka oppimateriaaleissa, joita ovat esimerkiksi oppilaan painettu oppikirja, opettajan opas sekä sähköiset oppilaan ja opettajan materiaalit. Analysoinnissa käytettiin teorialähtöistä sisällönanalyysia, jossa teoriapohjana oli fysiikan oppiainetavoitteet.

Tavoitteiden ja taustakirjallisuuden pohjalta määritettiin arviointikriteerit, joiden näkymistä tarkasteltiin oppimateriaaleissa. Laaja-alaisen osaamisen tavoitteiden näkymistä tutkittiin fysiikan oppiaineen tavoitteiden näkymisen kautta.

Tutkimuksessa havaittiin, että tavoitteet näkyvät yleisesti oppimateriaaleissa melko paljon, mutta puutteitakin esiintyi. Esimerkiksi paljon näkyivät tavoitteet T1 (innostaa fysiikan opiskeluun) ja T10 (fysiikan käsitteet ja teoriat) ja vähän asiat fysiikka jatko- opinnoissa ja ammateissa sekä tietolähteiden kriittinen arviointi. Oppimateriaalien lisääntyessä myös tavoitteiden näkyvyys lisääntyy. Sähköisissä oppimateriaaleissa tavoitteet näkyvät eniten. Eri kirjasarjojen tulokset olivat hyvin samanlaisia.

Tutkimuksessa kehitetty manuaali tarjosi onnistuneesti kattavan yleiskuvan fysiikan oppiaineen ja laaja-alaisen osaamisen tavoitteiden näkymisestä oppimateriaaleissa ja sitä olisi mahdollista hyödyntää myös muiden fysiikan oppimateriaalien tarkastelussa.

Tutkimuksessa esitetään, että havaittuja puutteita tavoitteiden näkymisessä tarkasteltaisiin ja että fysiikan oppiaineen tavoitteita sekä erityisesti tavoitteiden yhteyttä laaja-alaiseen osaamiseen tarkennettaisiin ja perusteltaisiin enemmän opetussuunnitelmassa. Lisäksi ehdotetaan, että opettajien oppimateriaalien käyttöä tutkittaisiin, joka antaisi lisätietoa tavoitteiden todellisesta näkymisestä oppilaille.

iii

Esipuhe

Tutkimuksen tekeminen on ollut pitkä ja kivinen tie, mutta koen myös saaneeni paljon tulevaa opettajantyötäni varten. Haluan kiittää ohjaajaani Risto Leinosta hyvistä neuvoista ja ohjauksesta. Erityisesti haluan kiittää vaimoani Jeninaa, joka tuellaan, kärsivällisyydellään ja huolenpidollaan on mahdollistanut työn tekemisen. Kiitän myös pientä ja elämäniloista tytärtäni Hillaa, joka on tuonut piristystä vaikeisiin hetkiin. Kiitän Luojaani voimien antamisesta ja asioiden järjestämisestä parhain päin. Suuntaan jännittynein ja odottavin mielin kohti opettajan työn haasteita, taas hieman viisaampana kuin ennen.

Joensuussa 9. kesäkuuta 2020 Petteri Mali

iv

Sisältö

1 Johdanto 1

2 Teoria 4

2.1 Laaja-alainen osaaminen 4

2.2 Fysiikan opetuksen tavoitteet 8

2.3 Taustat arviointikriteerien määrittämiseen 11

3 Aineisto ja menetelmät 14

3.1 Analysoitavat oppimateriaalit 14

3.2 Fysiikan tavoitteiden näkyvyyden analysointi oppimateriaaleissa 17 3.2.1 Merkitys, arvot ja asenteet (T1–T4) 21

3.2.2 Tutkimisen taidot (T5–T9) 23

3.2.3 Fysiikan tiedot ja niiden käyttäminen (T10–T15) 26

4 Tulokset 31

4.1 Tulosten yhteenveto 31

4.2 Merkitys, arvot ja asenteet (T1–T4) 36

4.2.1 Titaani fysiikka 7–9 36

4.2.2 Fyke 7–9 fysiikka 40

4.3 Tutkimisen taidot (T5–T9) 44

4.3.1 Titaani fysiikka 7–9 44

4.3.2 Fyke 7–9 fysiikka 49

4.4 Fysiikan tiedot ja niiden käyttäminen (T10–T15) 54

v

4.4.1 Titaani fysiikka 7–9 54

4.4.2 Fyke 7–9 fysiikka 60

5 Pohdinta 65

5.1 Tulosten tarkastelu 65

5.2 Tutkimuksen luotettavuus 68

5.3 Tutkimuksen hyödyntäminen ja jatkotutkimukset 70

Viitteet 72

1

Luku I 1 Johdanto

Opettajan työ on haastavaa ja merkittävää työtä. Opettajalla on käytössään rajalliset resurssit ja aika, joilla hänen tulee pystyä suunnittelemaan pedagogisesti perusteltuja opetuskokonaisuuksia, ottaen huomioon erilaiset oppilaat, opetusmenetelmät, oppimateriaalit, oppimisympäristöt ja ennen kaikkea valtakunnallinen opetussuunnitelma, jonka on määrä asettaa pohja koko opetukselle. Perusopetuksen opetussuunnitelman perusteissa (2014) perehdytään laajasti koko opetuksen tarkoitukseen, arvoihin, tavoitteisiin ja toteuttamiseen: päämäärä on, että oppilaat saisivat vankan tieto-, taito- ja arvopohjan, joiden varassa he kykenevät kasvamaan vastuullisiksi tulevan yhteiskunnan rakentajiksi. Opettajalla on tärkeä rooli näiden asioiden välittämisessä oppilaille. Kiireisen opettajan työn keskellä oppikirja voi osoittautua oivaksi työkaluksi opetuksen suunnittelussa ja opetussuunnitelman tavoitteiden toteuttamisessa. Oppikirjan valmiiseen rakenteeseen ja materiaaleihin on helppo tukeutua. Oppikirjoilla voi siten olla suuri vaikutus opetukseen: ei ole lainkaan yhdentekevää, mitä oppikirjat sisältävät ja ennen kaikkea, miten ne ottavat huomioon tärkeät opetussuunnitelman tavoitteet.

Miten merkittävä rooli oppikirjoilla siis on opetuksessa? Oppikirjat ovat olleet pitkään hyvin yleisessä käytössä opetuksessa ja jopa sen virallisena pohjana: vielä 1990-luvulle asti Suomessa oli käytössä virallinen elin, joka valvoi sitä, että kouluissa käytetyt oppikirjat täyttävät opetukselle asetetut tavoitteet. Sittemmin oppikirjojen virallinen rooli on väistynyt. Nykyään opettajat voivat hyvinkin vapaasti valita, mitä oppimateriaaleja käyttävät opetuksessaan. Oppikirjojen merkitys opetuksessa on kuitenkin pysynyt vahvana. (Reichenberg, 2016) Esimerkiksi Sanoma Pro:n (2020) mukaan heidän kaikkia oppimateriaalejaan käyttää Suomessa kaikilla asteilla 47 000 opettajaa yli 3000 koulussa.

2

Oppikirjojen virallisen aseman poistaminen on johtanut kilpailun kiihtymiseen ja uusien oppimateriaalien ja kirjasarjojen esiintymiseen, mitä on vauhdittanut entisestään yhteiskunnan digitalisoituminen (Reichenberg, 2016). Sähköiset oppikirja ja -materiaalit ovatkin kiihtyvä trendi: esimerkiksi Otavan oppimisen palvelujen kustannusjohtaja Teuvo Sankila mainitsee, että muutamassa vuodessa sähköisten oppimateriaalien osuus kaikesta myynnistä on kasvanut lähes nollasta noin neljäsosaan (Manner, 2019).

Opettajilla ja opetuksen järjestäjillä onkin iso työ vertailla eri oppimateriaaleja ja kirjasarjoja keskenään.

Vaikka oppikirjat ovat hyvin yleisesti käytössä opetuksessa, niistä on ainakin Suomen kontekstissa tehty hyvin vähän systemaattista tutkimusta. Oppikirjat ovat olleet tosin suosittuja opinnäytetöiden kuten pro gradujen aiheita, joissa on tutkittu paljon esimerkiksi sitä miten uusi, pinnalla oleva ilmiö tai aihe esitetään oppikirjoissa. (Hiidenmaa, 2015) Hyvin vähän on tutkittu esimerkiksi sitä, miten oppikirjat tulkitsevat kulloistakin opetussuunnitelmaa tai sitä, miten opettajat käyttävät oppikirjoja (Hiidenmaa, 2015;

Reichenberg, 2016). Kustantajat ovat tehneet kyllä käytäntölähtöistä tutkimusta esimerkiksi testikäyttäjien kokemuksista, mutta kyseisistä tutkimuksista ei ole saatavilla julkista tietoa (Hiidenmaa, 2015). Etsittäessä oppikirjojen ja opetussuunnitelmien tavoitteiden yhdistäviä tutkimuksia löydettiin lähinnä pro gradu -tutkielmia, joissa käsiteltiin esimerkiksi jonkun tietyn tavoitteen toteutumista tai oppiaineiden tavoitteiden toteutumista rajatuissa oppikirjan aihealueissa. Yhtään tutkimusta ei havaittu, jossa pyrittäisiin arvioimaan kattavasti esimerkiksi kaikkien oppiainetavoitteiden näkymistä koko oppimateriaalissa. Tässä tutkimuksessa pyrittiin juuri tähän.

Tutkimuksessa tarkasteltiin vuoden 2014 Perusopetuksen opetussuunnitelman perusteissa esitettyjen kaikkien 15 fysiikan oppiaineen tavoitteiden (T-tavoitteet) näkyvyyttä kauttaaltaan kahdessa yläkoulun fysiikan kirjasarjan oppimateriaaleissa.

Lisäksi fysiikan oppiainetavoitteiden kautta tarkasteltiin kyseisessä opetussuunnitelmassa esiintyvien laaja-alaisen osaamisen tavoitteiden (L-tavoitteet) näkyvyyttä, opetussuunnitelmassa esitetyn L- ja T-tavoitteiden yhteyden pohjalta.

Analysoitavat kirjasarjat olivat Titaani fysiikka 7–9 (Otava) ja FyKe 7–9 Fysiikka (Sanoma Pro), jotka koostuvat edelleen useista oppimateriaaleista. T-tavoitteiden pohjalta luotiin arviointikriteerit, joiden perusteella T-tavoitteiden näkymistä oppimateriaaleissa analysoitiin.

3

Tutkimuksen tavoite oli saada laaja yleiskuva siitä, miten tavoitteet näkyvät oppimateriaaleissa. Tutkimuksessa vertailtiin myös tavoitteiden näkymistä sen mukaan, montako kirjasarjaan kuuluvaa oppimateriaalia opettajalla on käytössään ja onko pelkästään sähköisten tai painettujen oppimateriaalien välillä eroja tavoitteiden näkymisessä. Tutkimuskysymykset ovat:

• Millä tavalla laaja-alaisen osaamisen tavoitteet näkyvät Titaani fysiikka 7–9 ja FyKe 7–9 Fysiikka oppimateriaaleissa?

• Millä tavalla fysiikan oppiainekohtaiset tavoitteet näkyvät Titaani fysiikka 7–9 ja FyKe 7–9 Fysiikka oppimateriaaleissa?

• Miten eri kirjasarjojen tulokset eroavat toisistaan?

Tutkimuksessa käsitellään ensin luvussa 2, mitä laaja-alaisen osaamisen ja fysiikan oppiainetavoitteet ovat, mitä on tavoitteiden taustalla sekä avataan lähteitä fysiikan tavoitteiden arviointikriteerien määrittämisen tueksi. Luvussa 3 esitellään tutkimuksen aineisto, tutkimusmenetelmä ja yksityiskohtaisesti fysiikan oppiainetavoitteiden arviointikriteerien muodostaminen. Luvussa 4 on ensin yhteenveto analyysin tuloksista, jonka jälkeen on yksityiskohtainen analyysi jokaisen T-tavoitteen kohdalla. Lopuksi luvussa 5 pohditaan tutkimuksen tuloksia, johtopäätöksiä tuloksista, tutkimuksen yleistettävyyttä, tutkimuksen luotettavuutta sekä ehdotetaan jatkotutkimuksia.

4

Luku II 2 Teoria

Tässä luvussa perehdytään vuoden 2014 perusopetuksen opetussuunnitelmassa esiintyviin laaja-alaisen osaamisen (L) ja fysiikan oppiainekohtaisiin (T) tavoitteisiin.

Tavoitteiden taustoja sekä T-tavoitteiden arviointikriteerien kehittämiseen käytettyjä lähteitä esitellään.

2.1 Laaja-alainen osaaminen

Maailmaa ovat muuttaneet kiihtyvään tahtiin useat ilmiöt kuten teknologian ja tieto- ja viestintäteknologian (TVT) nopea kehitys, globalisaatio, kiihtyvä ilmastonmuutos ja ympäristöongelmat, jotka vaikuttavat laajasti yhteiskuntaan, talouteen, koulutukseen, työelämään ja ihmisten arkeen (Vahtivuori-Hänninen, Halinen, Niemi, Lavonen &

Lipponen, 2014; Voogt & Roblin, 2012). Mekaaninen ja kognitiivisesti yksinkertainen työ korvataan entistä enemmän koneilla ja työ vaatii yhä useammin monipuolista tiedon käsittelyä, ongelmanratkaisutaitoja ja TVT:n monipuolista käyttöä (Voogt & Roblin, 2012). Globalisaatio ja kansainvälinen kilpailu asettaa haasteita kommunikointiin ja toimimiseen eri kulttuurien välillä ja tiedon jatkuva lisääntyminen ja monipuolistuminen tuovat haasteita tiedon rajaamiseen, käsittelyyn sekä arviointiin. 30–40 vuoden työuraa samassa työpaikassa ei enää juuri ole, vaan työelämän jatkuva muutos vaatii työntekijältä jatkuvaa kykyä sopeutua, oppia uutta ja omaksua tietoa useilta eri tieteenaloilta. Tarvitaan vanhojen taitojen vahvista ja muokkausta sekä täysin uusien taitojen omaksumista.

Koulutuksen suuri haaste on, miten valmistaa oppilaat toimimaan muuttuvassa ympäristössä. (Griffin & Care, 2015)

5

Taidot, jotka nähdään oleellisina muutokseen sopeutumisessa, kutsutaan yleisesti 21.

vuosisadan taidoiksi (21st century skills) (Vahtivuori-Hänninen ym., 2014). Nämä taidot on pyritty useissa maissa huomioimaan koulutuksessa eri tavoin ja Suomessa niiden huomiointi on merkittävästi vaikuttanut nykyiseen peruskoulun opetussuunnitelmaan (Vahtivuori-Hänninen ym., 2014). Monet eri tahot, jotka koostuvat usein valtioista, yrityksistä ja monitieteellisistä asiantuntijaryhmistä ovat tehneet erilaisia määritelmiä ja malleja siitä, mitä 21. vuosisadan taidot sisältävät (Voogt & Roblin, 2012). Näitä ovat esimerkiksi Yhdysvaltojen valtion ja useiden yritysten luotsaaman organisaation kehittämä Partnership for 21st century skills (P21) sekä Melbournin yliopiston koordinoima monikansallisen ohjelman kehittämä Assessment and Teaching of 21st Century Skills (ATC21S) (Voogt & Roblin, 2012; Vahtivuori-Hänninen ym., 2014).

Voogt & Roblin (2012) arvioivat tutkimuksessaan eri määritelmien eroja ja havaitsivat, että lähes kaikille oli yhteistä taitoja yhteistyö, kommunikointi, TVT-osaaminen, sosiaalinen ja kulttuurillinen osaaminen sekä kansalaistaidot. Useimmissa määritelmissä tuodaan esiin myös luovuus, kriittinen ajattelu, tuotteliaisuus ja ongelmanratkaisutaidot (Voogt & Roblin, 2012).

Esimerkiksi ATC21S -mallissa taidot jaetaan neljään kategoriaan (ATC21s, 2020):

• Ajattelemisen taidot (Ways of thinking): luovuus, innovatiivisuus, kriittinen ajattelu, ongelmanratkaisu ja päätöksenteko, oppimaanoppiminen

• Työskentelyn taidot (Ways of working): kommunikointi ja yhteistyö

• Työskentelyn välineet (Tools for working): monilukutaito, TVT-osaaminen

• Maailmassa elämisen taidot (Ways of living in the world): toimiminen kansalaisen paikallisella ja globaalilla tasolla, toimiminen arjessa ja työelämässä, yksilön vastuu sekä sosiaaliset taidot ja kulttuurillinen osaaminen.

Eri malleissa on esitetty kolmea erilaista tapaa liittää kyseiset taidot osaksi koulutusta: 1) taidot lisätään opetussuunnitelmaan uusina aineina tai uusina sisältöinä olemassa oleviin aineisiin, 2) taidot läpileikkaavat koko opetussuunnitelmaa, ne näkyvät oppiaineissa ja korostavat laaja-alaista osaamisista 3) Perinteiset oppiainerajat ja rakenteet muutetaan ja taidot tulevat keskisiksi sisällöiksi. Näistä vaihtoehto 2 nähdään yleisesti parhaana lähestymistapana. Taitojen opettamiseksi on esitetty, että suosittaisiin opetusmenetelmiä kuten ongelmalähtöinen, yhteistoiminnallinen ja kokemuksellinen oppiminen sekä tulisi keskittyä formatiiviseen eli oppimisprosessissa tapahtuvaan arviointiin. (Voogt & Roblin, 2012)

6

Jokaisessa mallissa TVT nähdään oleellisena osana opetusta (Voogt & Roblin, 2012).

TVT ja media ovat iso osa oppilaiden jokapäiväistä elämää ja muokkaavat merkittävästi oppilaiden identiteettiä ja maailmankuvaa: koulutuksen tulisi mukautua vastaamaan oppilaiden maailmaa ja ohjata siinä toimimisessa. TVT tarjoaa myös uusia välineitä oppia ja ajatella sekä monipuolisia tapoja työskennellä. TVT voi myös tukea kommunikointia eri ryhmien välillä ja mahdollistaa esimerkiksi vanhempien ja ulkopuolisten asiantuntijoiden vahvemman osallistumisen koulun toimintaan. (Vahtivuori-Hänninen ym., 2014)

Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) 21. vuosisadan taidot on integroitu osaksi koko opetussuunnitelmaa läpileikkaavina laaja-alaisen osaamisen tavoitteina (L- tavoitteet). Opetussuunnitelman (2014) mukaan laaja-alainen osaaminen tarkoittaa

”tietojen, taitojen, arvojen, asenteiden ja tahdon muodostamaa kokonaisuutta”. L- tavoitteiden on tarkoitus koskettaa koko peruskouluopetusta ja niiden tulisi näkyä jokaisessa oppiaineessa ja koulun toimintakulttuurissa. L-tavoitteet vaikuttavat kaikkien oppiaineiden tavoitteisiin ja sisältöihin ja näiden yhteys tulee esiin oppiainekuvauksissa.

L-tavoitteiden tehtäväksi mainitaan pyrkimys valmistaa oppilaita toimimaan muuttuvassa maailmassa, tukea ihmisenä kasvua sekä edistää oppilaan valmiuksia toimia demokraattisen yhteiskunnan jäsenenä ja kestävän tulevaisuuden rakentajana. (POPS, 2014)

Taulukossa 2.1. on esitetty L-tavoitteet, niiden tiivistetty kuvaus ja ohjeita toteutukseen perusopetuksen opetussuunnitelman (2014) kuvausten pohjalta.

Taulukko 2.1. Laaja-alainen osaaminen (L), niiden kuvaus ja ohjeita toteutukseen (POPS, 2014).

Tavoite Kuvaus Toiminta

Ajattelu ja oppimaan oppiminen (L1)

Kykyä tehdä havaintoja, käsitellä monipuolisesti tietoa, muodostaa ja käsitellä mielipiteitä avoimesti, ajatella kriittisesti ja hahmottaa kokonaisuuksia. Kykyä suunni- tella ja kehittää oppimistaan.

Ohjataan kuvauksen asioihin, suositaan ryhmässä työsken- telyä, pyritään tutkivaan ja luovaan työskentelyyn ja käytetään monipuolisia opetus- menetelmiä.

Kulttuurinen osaaminen,

Kykyä tunnistaa ja kunnioittaa toisten ja omaa kulttuuriperintöä, osallistua kulttuurinsa välittämi-

Ohjataan kuvauksen asioihin, käytetään monipuolisia ympä- ristöjä ja monipuolista yhteis-

7

vuorovaikutus ja ilmaisu (L2)

seen ja luomiseen sekä havaita näiden vaikutuksia ympäristössä.

Kykyä toimia ihmisoikeuksien mukaisesti, ilmaista näkemyk- siään avoimesti ja kunnioittavasti.

työtä, myös kansainvälisyys huomioiden. Tarjotaan tilaisuuk- sia kulttuurin ja taiteen kokemi- seen, sekä monipuolisia tilan- teita ja tapoja ilmaista itseään.

Itsestä huoleh- timinen ja arjen taidot (L3)

Kykyä toimia vastuullisesti, huolehtia itsestä ja toisista, edistää hyvinvointia ja kestävää elämän- tapaa, ajanhallintaan, itsesää- telyyn, kohtuullisuuteen ja jakamiseen. Kyky ymmärtää ja käyttää teknologiaa kestävästi.

Ohjataan kuvauksen asioihin, huolehtimaan itsestä ja toisista, tarjotaan tilaisuuksia kantaa vastuuta, opetellaan käytännön taitoja ja huomioimaan turval- lisuutta.

Monilukutaito (L4) Kykyä tuottaa, tulkita ja arvioida laaja-alaisesti erilaisia tekstejä, kuten sanallisesti, kuvallisesti, audiovisuaalisesti, numeerisesti tai symbolisesti ilmaistua tietoa.

Harjoitellaan taitoja sekä perin- teisessä että monimediaisissa, teknologiaa hyödyntävissä oppimisympäristöissä: rikas ja monipuolinen tekstiympäristö.

Tieto- ja viestintä- teknologinen osaaminen (L5)

Kykyä ymmärtää ja hyödyntää TVT:tä tekstin tuottamisessa, tiedon hallinnassa ja luovassa työskentelyssä vastuullisesti ja turvallisesti. Kykyä vuorovaikut- taa ja verkostoitua TVT:n avulla.

TVT:tä hyödynnetään monipuo- lisesti ja suunnitelmallisesti.

Käytetään erilaisia sovelluksia eri tarkoituksiin. TVT:n käyttöä vuorovaikutuksessa myös kan- sainvälisyys huomioiden.

Työelämätaidot ja yrittäjyys (L6)

Työ- ja elinkeinoelämän sekä jatko-opinto- ja ammattimahdol- lisuuksien tuntemus, osaamisen hahmottaminen, kykyä hyvään käytökseen, yhteistyöhön, pitkä- jänteisyyteen, epäonnistumisten sietämiseen, riskiarviointiin ja yrittäjämäiseen toimintatapaan.

Annetaan positiivisia koke- muksia työelämästä ja yrittäjyydestä sekä ohjataan kuvauksen asioihin. Järjestetään projekteja, koulutöitä ja toimin- nallisia oppimistilanteita, joissa taitoja harjoitellaan.

Osallistuminen, vaikuttaminen ja kestävän

tulevaisuuden rakentaminen (L7)

Kyky ja halu osallistua ja vaikuttaa yhteiskunnan, yhteisöjen ja kestä- vän tulevaisuuden rakentamiseen.

Kykyä vastuullisuusteen ja päätöksentekoon, rakentavaan itseilmaisuun, yhteistyöhön ja kriittiseen ajatteluun.

Ohjataan kuvauksen asioihin.

Koulu harjoitteluyhteisönä, annetaan mahdollisuuksia osallistua ja vaikuttaa. Pohditaan tulevaisuutta, menneisyyttä ja syy-seuraussuhteita.

8

L-tavoitteissa on havaittavissa paljon samoja asioita, mitä on useimmissa 21. vuosisadan taitojen malleissa kuten ATC21S -mallin määritelmässä. Aikaisemmassa vuoden 2004 perusopetuksen opetussuunnitelmassa esiintyy oppiaineita yhdistävät aihekokonaisuudet, joissa on monia yhtäläisyyksiä L-tavoitteisiin. Aihekokonaisuuksiakin on seitsemän ja niitä ovat esimerkiksi ihmisenä kasvaminen, kulttuuri-identiteetti ja kansainvälisyys sekä osallistuva kansalaisuus ja yrittäjyys (POPS, 2004). Oleellisina eroina opetussuunnitelmien välillä on, että aihekokonaisuuksien toteutus painottuu enemmän perinteisten oppiaineiden rinnalle, missä taas L-tavoitteet ovat enemmän oppiainetavoitteita määrittävässä asemassa. Lisäksi L-tavoitteissa on havaittavissa vahva painotus TVT:n osaamiseen.

2.2 Fysiikan opetuksen tavoitteet

Kun puhutaan fysiikan ja yleisesti luonnontieteiden opettamisen tavoitteista koulutuksessa käytetään tutkimuskirjallisuudessa usein termiä scientific literacy (SL) eli luonnontieteellistä lukutaitoa tai ymmärrystä, jolla tarkoitetaan yleisesti tietoja ja taitoja, joita pidetään oleellisina opettaa kouluissa luonnontieteistä (Sadler & Zeidler, 2009).

Roberts (2007) käsittelee SL:n erilaisia määrittelytapoja janana, jonka ääripäissä on kaksi näkemystä:

1. Päätavoite on oppia luonnontieteen käsitteitä, lakeja ja teorioita sekä luonnontieteellisiä tapoja tutkia ja tuottaa tietoa. Pääpaino on luonnontieteen sisällöissä ja formalismissa.

2. Pääpaino on luonnontieteen tietojen ja taitojen hyödyntämisessä erilaisissa konteksteissa ja tilanteissa, joita oppilas saattaa kohtadata arjessa ja elämässä.

Luonnontieteellä on konteksteissa tietty osa ja välinearvo.

Ensimmäinen korostus nähdään vanhempana historiassa ja nousevan luonnontieteen traditiosta. Usein eri ohjelmat ja opetussuunnitelmat huomioivat kumpaakin puolta, mutta jälkimmäisen näkemyksen huomioiminen on yleistynyt. Ensimmäisen näkemyksen liikakorostus voi aiheuttaa, että arjen tilanteet ja erilaiset kontekstit tuodaan lähinnä vain esimerkin valossa symbolisena eleenä, joiden tarkoitus vain herättää oppilaiden kiinnostus varsinaisia luonnontieteen sisältöjä kohtaan. Toisen näkemyksen liikakorostus voi aiheuttaa, että itse luonnontieteiden sisältöihin kiinnitetään liian vähän huomiota.

(Roberts, 2007)

9

Esimerkiksi PISA 2006 määritelmä termistä SL nähdään vahvasti kallistuvan näkemykseen 2:

• Luonnontieteellinen tieto ja sen käyttö kysymysten tunnistamisessa, uuden tiedon hankkimisessa, luonnonilmiön selittämisessä ja päätelmien tekeminen luonnontieteitä koskettavista ongelmista todisteisiin nojautuen. Esimerkiksi osaako henkilö terveyteen liittyvässä tekstissä tunnistaa tieteelliset ja ei- tieteelliset perustelut toisistaan ja tehdä perusteltuja johtopäätöksiä asiasta.

• Luonnontieteellisen tiedon ja tiedonhankinnan piirteiden ymmärtäminen.

Esimerkiksi osaako henkilö erottaa todisteisiin ja mittauksiin perustuvan päätelmän ja henkilökohtaisen mielipiteen toisistaan.

• Tietoisuus luonnontieteen ja teknologian merkityksestä materiaalisen, älyllisen ja kulttuurillisen ympäristön muokkaajana. Esimerkiksi hahmottaako henkilö teknologian merkitystä talouteen tai ympäristöongelmien vaikutusta ihmisiin.

• Tahto ja osaaminen osallistua luonnontieteisiin liittyvien ongelmien ratkomiseen ja keskusteluun aktiivisena kansalaisena. Esimerkiksi miten henkilö arvostaa luonnontieteellistä lähestymistä ymmärtää maailmaa ja ratkaista ongelmia.

(Sadler & Zeidler, 2009)

Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) fysiikan opetuksen päämäärä on jaettu 15 tavoitteiseen (T1–T15), jotka koostuvat kolmesta osa-alueesta: Merkitys, arvot ja asenteet, Tutkimisen taidot sekä Fysiikan tiedot ja niiden käyttäminen. Tavoitteissa on havaittavissa piirteitä molemmista SL:n määritelmän näkemyksistä sekä L-tavoitteista nousevista painotuksista. Verrattuna vuoden 2004 perusopetuksen opetussuunnitelmaan painotus on enemmän näkemyksessä 2, kontekstin korostus: fysiikan perinteisiä sisältötietoja kuten mekaniikkaa, lämpö- tai aalto-oppia määritellään vähemmän ja korostetaan fysiikan merkityksen ja hyödyntämisen ymmärtämistä arjessa, yhteiskunnassa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa. Eri opetussuunnitelmissa fysiikan tavoitteet ovat melko pitkälti samanlaisia, mutta uudessa opetussuunnitelmassa fysiikan tavoitteissa korostuvat enemmän itsearviointi ja tavoitteiden asettaminen, fysiikan merkitys jatko-opinnoissa ja eri ammateissa, ryhmätyöskentely ja yhteistyö, yksinkertaisten teknologisten prosessien suunnittelu ja toteutus, TVT:n käyttö, oppiainerajojen ylittäminen, näkemysten ilmaisu ja perustelu fysiikan avulla. Kuvassa 2.1 on esitetty fysiikan oppiaineen tavoitteet vuoden 2014 perusopetuksen opetussuunnitelmassa.

10

Kuva 2.1. Fysiikan oppiaineen tavoitteet opetussuunnitelmassa. (POPS, 2014)

11

2.3 Taustat arviointikriteerien määrittämiseen

Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) fysiikan oppiaineen ensimmäinen tavoite on ”kannustaa ja innostaa oppilasta fysiikan opiskeluun”. Yleisesti käytetty teoria motivaation ymmärtämiseen on Decin ja Ryanin itsemääräämisteoria, jossa erotellaan sisäinen ja ulkoinen motivaatio toisistaan. Sisäisessä motivaatiossa motivaatio lähtee yksilöstä itsestään, kun taas ulkoisessa motivaatiossa motivaatio on ulkoisten tekijöiden aiheuttamaa. Sisäisen motivaation on havaittu ulkoista motivaatiota huomattavasti vahvemmin edistävän yksilön oppimista, työskentelyä ja hyvinvointia. Vaikka henkilöllä ei olisi valmista sisäistä motivaatiota tiettyyn aiheeseen, voidaan ulkopuolisella toiminnalla edistää sisäisen motivaation muodostumista: esimerkiksi aiheen tärkeyden ja merkityksen osoittaminen yksilön elämässä voi vaikuttaa ajan myötä aiheen sisäisen motivaation omaksumiseen. Tärkeänä tekijänä nähdään myös autonomian tunne eli yksilöllä tulisi olla valinnanvapautta ja mahdollisuuksia valita häntä kiinnostavia aiheita.

Teoriassa oleellisena nähdään myös yksilön pystyvyyden ja yhteenkuuluvuuden tunteen kokeminen. (Vasalampi, 2017)

Toinen yleinen ja paljon koulutuksen alla käytetty motivaatiota selittävä teoria on Ecclesin odotusarvoteoria, jonka mukaan yksilö työskentelee asian eteen, jossa hän uskoo pärjäävänsä ja jonka kokee arvokkaana. Tähän vaikuttaa oleellisesti onnistumisen ja epäonnistumisen kokemukset sekä saatu palaute. Asetettujen tehtävien vaikeustaso tulisi olla sellainen, että yksilöllä on mahdollisuus onnistua siinä. Motivoitumiseen vaikuttaa myös se kokeeko yksilö tehtävän itselleen kiinnostavaksi tai hyödylliseksi. (Viljaranta, 2017)

Tutkimuksissa puhutaan erikseen motivaatiosta ja kiinnostuksesta, jota pidetään oleellisena motivaation edellytyksenä, ja joka liitetään yleensä vahvasti johonkin asiaan tai aiheeseen. Henkilöllä voi olla luontainen sisäinen kiinnostus aiheeseen tai kiinnostus voidaan herättää ulkoisilla virikkeillä, jolloin puhutaan tilannekohtaisesta kiinnostuksesta. Molemmissa tapauksissa voidaan vaikuttaa sisäisen motivaation muodostumiseen. Vahvasti kiinnostukseen vaikuttavia tekijöitä on havaittu olevan uutuus ja monipuolisuus (novelty & complexity) toisin sanoin kuinka uutena, monimutkaisena, haastavana tai odottamattomana asiaa pidetään. Tekijöiden tulee olla yksilölle sopivalla tasolla, sillä liian matalan tai korkean tason uutuus ja monipuolisuus voivat laskea kiinnostusta. Tutkittaessa tekstipohjaisia materiaaleja on havaittu, että tekstejä pidetään

12

yleensä kiinnostavina, jos ne ovat yllättäviä, tunteita herättäviä, samaistuttavia, konkreettisia, monipuolisia ja helposti ymmärrettäviä. (Schiefele, 2009)

Fysiikan opetuksessa on havaittu, että tilannekohtaista kiinnostusta yleisesti herättävät tutkimuslähtöiset ja toiminnalliset (hands on) työtavat, ryhmätyöskentely tai keskustelu aiheesta vertaisen kanssa, fysiikan aiheiden liittäminen oppilaiden arkeen ja yleisiin teknologian sovelluksiin sekä oppilaille uusien ja yllättävien aiheiden käsittely.

Työtapojen on havaittu merkitsevän enemmän kuin yksittäisten sisältöjen ja fysiikan aiheiden valinnat. (Jocz, Zhai & Tan, 2014) Myös perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) painotetaan kokeellisten töiden käyttöä oppilaiden kiinnostuksen lisäämisessä.

Tieto- ja viestintäteknologian (TVT) osaaminen on yksi laaja-alaisen osaamisen tavoitteista ja sen hyödyntämisestä puhutaan usein, mutta itse termiä ei määritellä perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014). Termin universaali yksiselitteinen määritteleminen on haastavaa, riippuu usein kontekstista ja sitä käytetään hyvin laajoissa merkityksissä (Zuppo, 2012). Tieto- ja viestintäteknologian voidaan ajatella tarkoittavan kaikkia niitä teknologisia välineitä, joita voidaan käyttää kommunikointiin sekä tiedon käsittelyyn, luomiseen, varastointiin ja levittämiseen (Tinio, 2003). Koulutuksen kontekstissa ja tutkimuskirjallisuudessa puhutaan usein esimerkiksi tietokoneiden, internetin, kannettavien laitteiden kuten tablettien ja puhelimien sekä muiden tietokonetta tai sähköisiä sovelluksia hyödyntävien laitteiden käyttöä (Zuppo, 2012; Tinio, 2003).

Myös erilaisten videoiden, radion tai television hyödyntämistä voidaan ajatella TVT:n käyttönä (Tinio, 2003). Tutkimuskirjallisuudessa painotus on oppilaiden taitojen lisäämisessä TVT:n käytössä ja hyödyntämisessä (Zuppo, 2012).

Edellä todetun mukaisesti tässä tutkimuksessa ajatellaan TVT:n tarkoittavan esimerkiksi tietokoneen, puhelimen, tabletin, sähköisten alustojen ja sovellusten, internetin, videoiden tai simulaatioiden hyödyntämistä oppimisessa. Tällöin esimerkiksi yleisesti käytettyjen mittalaitteiden, kuten lämpömittarin tai vaa’an käyttöä ei ajatella TVT:n hyödyntämisenä, mutta jos kyseiset mittalaitteet ovat sen sijaan yhdistettynä tietokoneeseen, jossa sähköisen sovelluksen avulla voidaan tuottaa esimerkiksi kuvaajaa mittauksista, ajatellaan tämä TVT:n käyttönä. Tutkimuksen painotuksena on erityisesti oppilaiden aktiivinen osallisuus TVT:n käytössä, mikä nousee osaltaan opetussuunnitelman oppimiskäsityksen pohjalta oppilaasta aktiivisena toimijana (POPS, 2014).

13

Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) fysiikan oppiaineen yhtenä tavoitteena (T13) on, että oppilas oppisi ”hahmottamaan luonnontieteellisen tiedon luonnetta ja kehittymistä”, mutta opetussuunnitelmassa ei tarkemmin määritellä tai avata, mitkä asiat ovat oleellisia luonnontieteellisen tiedon luonteen ymmärtämiseen. Millarin (2004) mukaan tieteellisen tiedon luonteen täsmällisestä määritelmästä ei ole vahvaa yksimielisyyttä, mutta tietyt ydinsisällöt ovat yleisesti hyväksyttyjä. Millar (2004) tiivistää nämä neljään osa-alueeseen:

1. Luonnontieteellinen tieto perustuu aina havaintoihin ja mittauksiin, jotka sisältävät aina epävarmuutta.

2. Teoreettisia viitekehyksiä ja malleja käytetään mittaustulosten tulkinnassa. Näitä käytetään ilmiöiden ja suureiden välisten riippuvuuksien mallintamisessa sekä tutkimusten suunnittelussa esimerkiksi muuttujien rajaamisen kautta.

3. Teoriat ja mallit ovat muokkautuvia ja avoimia. Näiden muodostusta ohjaa joustava päättelyprosessi, jossa reaalimaailmaa, mittaustuloksia, ennustuksia sekä selityksiä ja teorioita peilataan keskenään. Selitykset havainnoista ovat aina tulkintoja.

4. Ajan myötä tieteilijät ovat päässeet yksimielisyyteen monista tulkinnoista ja teorioista, joita ei käytännössä enää kyseenalaisteta. Keskustelu käydään tiedeyhteisössä, joka viimekädessä arvioi ja päättää tulkinnan oikeellisuuden.

Oppilaiden kokeellisella työskentelyllä on tärkeä rooli sisältöjen opettamisessa. Lisäksi luonnontieteen historian huomioiminen opetuksessa on tarpeen, jotta voidaan ymmärtää teorioiden muodostumista ja vakiintuneiden tulkintojen syntymistä. (Millar, 2004) Tässä tutkimuksessa analysoidaan oppimateriaalien tehtävien vaikeustasoa käyttäen avuksi 1950-luvulla kehitettyä Bloomin taksonomiaa, jossa ajattelun tason vaativuus kasvaa kuuden kategorian mukaan. Nämä kategoriat ovat vähemmän vaativasta vaativimpaan tietäminen, ymmärtäminen, soveltaminen, analysointi, syntetisointi ja arviointi. Tietämisen tasolla oppilas esimerkiksi muistaa opetellun käsitteen ja ymmärtämisen tasolla osaa selittää, mitä käsite tarkoittaa. Soveltamisen tasolla oppilas osaa esimerkiksi ratkaista jonkin ongelman hyödyntämällä oppimaansa tietoa.

Analysoinnin tasolla oppilas osaa tarkastella tietoa laajemmasta kontekstista ja hahmottaa syy-seuraussuhteita. Syntetisoinnin tasolla oppilas osaa luoda uutta ja tehdä ennustuksia oppimansa tiedon pohjalta ja arvioinnin tasolla oppilas osaa esimerkiksi pohtia opeteltavan asian merkitystä ja arvoa. (Moseley, 2005)

14

Luku III 3 Aineisto ja menetelmät

Tässä luvussa esitellään analysoitavat oppimateriaalit pääpiirteittäin sekä tutkimuksen menetelmät ja fysiikan tavoitteiden arviointikriteerit. Materiaalien yksityiskohtaisemmat ominaisuudet tulevat esiin analysoinnin yhteydessä luvuissa 4.2–4.4.

3.1 Analysoitavat oppimateriaalit

Tutkimuksen aineisto koostuu kahden eri kustantajan fysiikan kirjasarjasta, jotka pohjautuvat uusimpaan vuoden 2014 perusopetuksen opetussuunnitelmaan:

• Titaani fysiikka 7–9, Heinonen, Kohtamäki & Korhonen, kustantaja: Otava

• FyKe 7–9 Fysiikka, Kangaskorte, Lavonen, Pikkarainen, Saari, Sirviö, Vakkilainen, Viiri, kustantaja: Sanoma Pro

Kyseiset kirjasarjat valittiin, koska ne ovat yleisesti käytössä ja kilpailevilta suurilta kustantajilta. Muita samaan opetussuunnitelmaan pohjautuvia fysiikan oppimateriaaleja olisi ollut Ilmiö (Sanoma Pro) ja Spektri (e-Oppi), jotka jouduttiin jättämään pois liian suuren työmäärän vuoksi. Kirjasarjat koostuvat edelleen useasta materiaalista ja palvelusta, jotka kaikki on esitelty pääpiirteittäin taulukoissa 3.1 ja 3.2. Jaottelu perustuu kustantajien esittelyyn erikseen myytävistä tuotteista (Otava, 2020; Sanoma Pro, 2020).

Kaikki esiteltävät materiaalit on otettu huomioon tutkimuksen analyysissä paitsi alaspäin eriyttävät Titaani fysiikka 1E, 2E & 3E kirjat, jotka rajattiin pois, koska tutkimuksen pääpaino ei ollut eriyttämisessä.

15

Taulukko 3.1. Titaani fysiikka 7–9 oppimateriaalit ja niiden kuvaus pääpiirteittäin.

Oppimateriaali Kuvaus Titaani fysiikka 7–9

oppikirja

Painettu kirja, joka koostuu fysiikan aihealueittain jaotelluista jaksoista, jotka koostuvat 6–7 noin yhteen oppituntiin mitoitetuista kappaleista. Kappaleet sisältävät teoriaa, tehtäviä ja tutkimustöitä oppilaille fysiikan aiheista.

Titaani fysiikka 1, 2

& 3 tehtävät

Kolme painettua kirjaa, jotka koostuvat erilaisista tehtävistä ja tutkimuksista oppilaille. Tehtävät ovat jaoteltu Titaani fysiikka 7–9 oppikirjan kappalejaon ja fysiikan aiheiden mukaan.

Titaani fysiikka 1E, 2E & 3E

Kolme painettua kirjaa: muuten samanlaisia kuin oppikirja, mutta kirjan teoria ja tehtävät ovat mukautettu alaspäin eriyttäviksi.

Titaani fysiikka 7–9 digikirja

Sähköinen oppikirja, joka vastaa Titaani fysiikka 7–9 oppikirjan sisältöjä. Käytetään Oppilaan maailma -verkkoalustan kautta.

Titaani fysiikka 7–9 digitehtävät

Sähköinen tehtäväkirja, joka vastaa Titaani fysiikka 1, 2 & 3 tehtävät -kirjojen sisältöjä. Käytetään Oppilaan maailma - verkkoalustan kautta.

Titaani fysiikka 7–9 digiopetusaineisto

Opettajalle suunnattu sähköinen opas, joka sisältää useita materiaaleja kuten tehtävien vastaukset, ohjeita opetuksen toteuttamiseen, lisätietoa kappaleista, muokattavia kokeita ja opetusvideoita. Sisältää Raportti-palvelun, jonka kautta voi seurata oppilaiden etenemistä oppilaan digikirjojen tehtävissä.

Käytetään Otavan opepalvelu -verkkoalustan kautta.

16

Taulukko 3.2. Fyke 7–9 Fysiikka oppimateriaalit ja niiden kuvaus pääpiirteittäin.

Oppimateriaali Kuvaus FyKe 7–9 Fysiikka

oppikirja

Koostuu fysiikan aihealueittain jaotelluista jaksoista, jotka koostuvat 5 noin yhteen oppituntiin mitoitetuista kappaleesta.

Kappaleet sisältävät teoriaa ja tehtäviä oppilaille fysiikan aiheista.

FyKe 7–9 Fysiikka Tutkimukset ja tehtävät

Koostuu erilaisista oppilaille tarkoitetuista tehtävistä ja tutkimustöistä. Sisällöt ovat jaoteltu Titaani FyKe 7–9 Fysiikka oppikirja kappalejaon ja fysiikan aiheiden mukaan.

FyKe 7–9 Fysiikka opettajan opas

Opettajalle suunnattu painettu kirja, joka sisältää tehtävien vastaukset, ohjeita opetuksen toteuttamiseen ja muuta lisämateriaalia oppitunnin aiheisiin kuten uutis- ja simulaatiolinkkejä.

FyKe 7–9 Fysiikka Digikirja

Sähköinen oppikirja, joka vastaa FyKe 7–9 Fysiikka oppikirjan sisältöjä. Käytetään Kampus -verkkoalustan kautta.

FyKe 7–9 Fysiikka Digitehtävät

Sähköinen tehtäväkirja, joka vastaa pitkälti FyKe 7–9 Fysiikka Tutkimukset ja tehtävät sisältöjä. Käytetään Kampus - verkkoalustan kautta.

FyKe 7–9 Fysiikka Digilisätehtävät

Sisältää jonkin verran lisää tehtäviä digitehtävien rinnalle.

Käytetään Kampus -verkkoalustan kautta.

FyKe 7–9 Fysiikka Digiopetusmateriaali

Sisältää samat sisällöt kuin painetussa opettajan oppaassa ja lisäksi esimerkiksi opetusvideoita ja piirtotoiminnon.

Käyttöliittymä on suunniteltu siten, että materiaalia pystyisi käyttämään opetusvälineenä luokkaopetuksessa. Kampuksen kautta on käytössä Ohjaamo-palvelu, jonka kautta voi seurata oppilaiden etenemistä oppilaan digikirjojen tehtävissä.

FyKe 7–9 Fysiikka Tulostettavat kokeet

Sähköinen alusta, jossa pystyy tekemään omia kokeita muokkaamalla itse tai käyttämällä valmiita tehtäviä. Käytetään Kampus -verkkoalustan kautta.

17

3.2 Fysiikan tavoitteiden näkyvyyden analysointi oppimateriaaleissa

Tutkimuksen menetelmä pohjautuu teorialähtöiseen sisällönanalyysiin. Mayring (2014) esittää, että sisällönanalyysi on tekstipohjaisiin aineistoihin soveltuva sekä kvalitatiivinen että kvantitatiivinen tutkimusmenetelmä, joka yleensä sisältää aineiston pilkkomista pienempiin osiin, aineiston luokittelua sekä luokkien yleisyyden tarkastelua. Luokkien esiintyvyyttä voidaan esimerkiksi verrata keskenään tai johonkin ulkopuoliseen muuttujaan. Luokat voivat nousta joko teoreettisesta viitekehyksestä tai aineiston pohjalta, jolloin puhutaan joko teoria- tai aineistolähtöisessä sisällönanalyysissä.

Luokkien muodostus ja analysointi on usein monivaihteinen prosessi, jossa luokkien määritelmiä tarkennetaan ja muodostetaan uusia luokkia, sääntöjä aineiston luokittelemiseksi määritellään ja täsmennetään sekä analysoinnin edetessä luokkien määrittelyyn palataan. Tavoitteena on, että aineisto pystyttäisiin luokittelemaan mahdollisimman yksiselitteisesti ilman luokkien välisiä päällekkäisyyksiä. (Mayring, 2014)

Tämän tutkimuksen teoriapohjana on perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) määritellyt fysiikan opetuksen tavoitteet vuosiluokilla 7–9 (T-tavoitteet). Kyseiset tavoitteet ovat sisällönanalyysin pääluokkia, jotka ovat edelleen jaettu alaluokkiin eli arviointikriteereihin. Tavoitteena oli muodostaa mahdollisimman selkeä, perusteltu ja yksiselitteinen manuaali, joilla oppimateriaaleja pystyisi kattavasti ja riittävällä tarkkuudella analysoimaan.

Tutkimuksessa tarkasteltiin, millä tavalla ja kuinka paljon kukin T-tavoite eli tarkemmin tavoitteen arviointikriteerit ilmenevät oppimateriaaleissa. Arviointikriteereissä pyrittiin huomioimaan, mitä sisältöjä tavoitteesta ja erityisesti millä tavalla tavoitteen olisi mahdollista tai mielekästä ilmetä oppimateriaaleissa, jolloin aineisto vaikutti jonkin verran arviointikriteerien muodostumiseen. Materiaaleja tarkastellaan pääosin opettajan näkökulmasta. Kriteerien muodostamisessa on käytetty apuna luvussa 2.3 esitettyjä lähteitä, perusopetuksen opetussuunnitelman painotuksia, T-tavoitteisiin yhdistettyjen laaja-alaisen osaamisen tavoitteiden määritelmiä sekä T-tavoitteiden arvosanalle 8 esitettyjä kriteereitä. Yksityiskohtaiset perustelut löytyvät tämän luvun alaluvuista.

T-tavoitteiden kautta tutkitaan lisäksi laaja-alaisen osaamisen tavoitteiden (L-tavoitteet) ilmenemistä oppimateriaaleissa: Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) avataan, että L-tavoitteet ”on otettu huomioon oppiaineiden tavoitteiden ja keskeisten

18

sisältöalueiden määrittelyssä” ja edelleen ”Oppiainekuvauksissa osoitetaan oppiaineiden tavoitteiden yhteys laaja-alaiseen osaamiseen”. Lisäksi Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) selitetään, miten jokainen oppiaine edistää L-tavoitteiden toteutumista erityispiirteistään ja menetelmistään käsin. T-tavoitteet tarjoavat näin suoran yhtymäkohdan L-tavoitteisiin ja T-tavoitteita voidaan perustellusti pitää L-tavoitteiden tulkintoina fysiikan oppiaineessa.

T-tavoitteiden näkymistä oppimateriaaleissa kuvataan neliportaisella tasavälisellä asteikolla. Taulukossa 3.3 on esitetty asteikko numeroina, niiden sanallinen kuvaus sekä esimerkit siitä, mitä asteikko voi tarkoittaa oppimateriaalissa.

Taulukko 3.3. T-tavoitteiden analysoinnissa käytetty asteikko, sen sanallinen selitys ja esimerkit tavoitteiden näkymisestä oppimateriaaleissa.

Tavoitteen näkyminen oppimateriaalissa

Esimerkki: oppilaan itsearviointi oppikirjassa 0 vähän/ei lainkaan Kirjan lopussa on yksi itsearviointiin ohjaava

lyhyt tehtävä.

1 jonkin verran Kirjassa on oppilaan itsearviointiin ohjaavaa kysymystä joissakin kappaleissa.

2 melko paljon Oppikirjassa on itsearviointiin ohjaavia tehtäviä useassa kappaleessa.

3 paljon Itsearviointiin ohjaavia kysymyksiä on suuressa osassa kappaleita.

Numeroarviot kuvaavat kyseisen T-tavoitteen arviointikriteerien yhteisvaikutusta. Saman tavoitteen kriteerien painotukset ovat yhtä suuria, ellei asiasta erikseen mainita.

Esimerkiksi, jos tavoitteessa on 3 kriteeriä, jotka ovat saaneet arvion 0, 3 ja 3 näkyy tavoite kyseisessä materiaalissa arvosanan 2 verran eli melko paljon. Tuloksissa ei ole erikseen taulukoitu kriteerien numeroarvioita, mutta niiden esiintyminen oppimateriaaleissa on selitetty sanallisesti. Asteikko pyrittiin valitsemaan siten, että yhtäältä ilmenemisen määrän erot tulisivat riittävän hyvin esiin ja toisaalta erottelu olisi kehitetyn manuaalin ja työmäärän puitteissa mahdollista. Tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää riittävän tarkka menetelmä, joka tuottaisi realistisen suuntaa antavan kuvan tavoitteiden näkymisestä oppimateriaaleissa.

19

Analysoinnin pääpaino on kriteerien määrällisessä esiintyvyydessä oppimateriaalissa ja asteikko kuvaa esiintyvyyttä suhteessa kaikkiin kyseisen oppimateriaalin sisältöihin.

Taulukon 3.3 esimerkissä koko yläkoulun ajalle tarkoitetussa oppikirjassa kappaleita voisi olla esimerkiksi 30, jolloin itsearvioinnin esiintyminen esimerkiksi kolmessa kappaleessa tarkoittaa, että oppilasta ohjataan itsearviointiin oppikirjan toimesta keskimäärin kerran lukuvuodessa, joka on melko harvoin. Analysoinnissa laadullinen arviointi tulee esiin samaisen esimerkin tapauksessa esimerkiksi siten, että kirjan yhdessä kappaleessa puhutaan hyvin laajasti itsearvioinnin merkityksestä fysiikan opiskelussa ja kehotetaan oppilasta pohdiskelemaan kattavasti omaa opiskeluaan. Tämän oletetaan vaikuttavan tavoitteen näkymiseen enemmän kuin yksi tai jopa muutama lyhyt itsearviointiin ohjaava kysymys.

Tutkimuksessa tarkasteltiin T-tavoitteiden näkymistä oppimateriaaleittain taulukossa 3.4 esiintyvän jaottelun mukaisesti. Merkintä +materiaali tarkoittaa, että sekä kyseinen materiaali että sitä edeltävät materiaalit on otettu huomioon tavoitteen kokonaisnäkymisessä.

Taulukko 3.4. T-tavoitteiden analysointi oppimateriaaleittain. Merkintä +oppimateriaali tarkoittaa, että sekä kyseinen oppimateriaali että sitä edeltävät oppimateriaalit on otettu huomioon tavoitteen kokonaisnäkymisessä.

Kirjasarja Jaottelu analyysissä Sisältää oppimateriaalit Titaani Oppikirja Titaani fysiikka 7–9 oppikirja

+Tehtäväkirjat Titaani fysiikka 1, 2 & 3 tehtävät +Digiopetusaineisto Titaani fysiikka 7–9 digiopetusaineisto Ainoastaan

digimateriaalit

Titaani fysiikka 7–9 digiopetusaineisto, digikirja &

digitehtävät (opettajan ja oppilaan digimateriaalit) FyKe Oppikirja FyKe 7–9 Fysiikka oppikirja

+Tehtäväkirja FyKe 7–9 Fysiikka Tutkimukset ja tehtävät +Opettajan opas FyKe 7–9 Fysiikka opettajan opas

+Opettajan digimateriaalit

FyKe 7–9 Fysiikka Digiopetusmateriaali & Tulostettavat kokeet

Ainoastaan digimateriaalit

FyKe 7–9 Fysiikka Digiopetusmateriaali, Tulostettavat kokeet, Digikirja, Digitehtävät & Digilisätehtävät (opettajan ja oppilaan digimateriaalit)

20

Taulukon 3.4 jaottelu tehtiin pääosin käytännön opettajan työn ja kustantajien erikseen myytävien tuotteiden näkökulmasta. Opetuksen järjestäjät joutuvat tekemään ostopäätöksiä tuotteiden välillä ja arvioimaan eri tuotteiden hyötyjä suhteessa kustannuksiin: ostetaanko esimerkiksi vain oppilaan oppikirjat, oppikirja ja opettajan opas vai pelkästään sähköiset oppimateriaalit. Kustantajille oppikirjat ovat myös bisnestä:

on oletettavaa, että he haluavat osaltaan vakuuttaa opetuksen järjestäjät siitä, että useampien oppimateriaalien ostaminen todella kannattaa. Fysiikan opettamista ohjaavien T-tavoitteiden huomiointi oppimateriaaleissa tulisi varmasti olla yksi oleellinen ostopäätökseen vaikuttava kriteeri. Kyseisen jaottelun tarkoitus on täten auttaa hahmottamaan, minkä verran mikäkin oppimateriaali tuo lisää T-tavoitteen näkymiseen.

Tutkimuksessa oletetaan, että oppilaan oppikirja on opetuksen kannalta vähimmäisvaatimus, jos halutaan kyseistä kirjasarjaa käyttää, jolloin muut oppimateriaalit tulevat oppikirjan rinnalle. Oppilaan fyysiset ja sähköiset materiaalit ovat sisällöiltään niin samanlaisia, että on oletettavaa, että opetuksen järjestäjän on mielekästä valita joko fyysiset oppikirjat tai pelkästään sähköiset materiaalit, mistä syytä taulukossa 3.4 on erikseen Ainoastaan digimateriaalit ilman +-merkkiä.

Analyysiprosessi eteni siten, että ensin perehdyttiin L-tavoitteisiin, T-tavoitteisiin ja yleisellä tasolla oppimateriaaleihin ja Perusopetuksen opetussuunnitelmaan. Tämän jälkeen T-tavoitteita konkretisoitiin ja muodostettiin arviointikriteerit. Kehitetyn manuaalin avulla käytiin läpi oppimateriaaleja. Oppimateriaaleja analysoitiin pääosin yhtä kappaletta eli noin yhden oppitunnin kokonaisuutta kerrallaan, siten että kirjasta valittiin kerrallaan satunnaisesti esimerkiksi yksi kappale jokaista jaksoa kohti. Näin analysointi oli mahdollista tehdä koko oppimateriaalista käytetyn ajan puitteissa kuitenkaan tinkimättä liikaa analysoinnin luotettavuudesta. Jokaisen arviointikriteerin ja oppimateriaalin kohdalla tämä ei ollut mahdollista riittävän luotettavan kuvan saamiseksi, jolloin oppimateriaali selattiin joko kokonaan läpi tai tiettyjä osia siitä: esimerkiksi tutkimukseen keskittyvissä kriteereissä saatettiin keskittyä lähinnä tutkimustöiden analysointiin. Välillä analysoinnin edetessä arviointikriteereihin palattiin ja niitä muokattiin tarpeen mukaan. Analysoinnissa tavoitteita edettiin numerojärjestyksessä, paitsi ensimmäinen tavoite analysoitiin viimeisenä sen haastavuuden ja muihin tavoitteisiin linkittymisen vuoksi.

21

3.2.1 Merkitys, arvot ja asenteet (T1–T4)

Tavoitteessa T1 ”kannustaa ja innostaa oppilasta fysiikan opiskeluun” tarkastellaan seuraavia asioita:

1. Fysiikan merkitys oppilaan arjessa, jatko-opinnoissa ja työelämässä 2. Tehtävien ja materiaalien monipuolisuus ja vaikeustason laajuus

3. Oppilaan kokemusmaailmaa koskettavat ilmiöt ja teknologiset sovellukset 4. Tutkimustehtävät ja niiden avoimuus

5. Erilaisten tekstien yllätyksellisyys, samaistuttavuus ja kyky herättää tunteita 6. Erilaisten tekstien konkreettisuus ja ymmärrettävyys

Kriteerit 1 pohjautuu itsemääräämis- ja odotusarvoteoriassa esitettyihin ajatuksiin siitä, miten oppilasta motivoi työskennellä hänelle merkityksellisten asioiden eteen, ja miten fysiikan tärkeyden ja merkityksen korostaminen voi edesauttaa oppilaalla sisäisen motivaation muodostusta fysiikan opiskelun (Vasalampi, 2017; Viljaranta, 2017).

Odotusarvoteoriassa painotetaan myös sopivan haastavien tehtävien ja materiaalien osuutta motivaatiossa, jolloin oppimateriaaleissa tulisi huomioida eri tasoiset oppilaat, mistä nousee tavoite 2 (Viljaranta, 2017). Kriteeri 2 liittyy osaltaan myös uutuuden ja monipuolisuuden (novelty & complexity) kokemiseen yksilölle sopivalla tasolla (Schiefele, 2009). Tehtävien vaikeustason analysoinnissa on käytetty avuksi Bloomin taksonomiaa (Moseley, 2005).

Arviointikriteerit 3 ja 4 nousevat pääosin fysiikan opetuksessa havaittujen kiinnostusta lisäävien asioiden huomioinnista ja perusopetuksen opetussuunnitelman painotuksesta kokeellisesta työskentelystä kiinnostuksen lisääjänä. (Jocz, ym, 2014; POPS, 2014).

Oppilaan kokemusmaailman huomiointi liittyy osaltaan merkityksen kokemukseen ja tutkimusten avoimuus autonomian tunteeseen (Vasalampi, 2017; Viljaranta, 2017).

Kriteerit 5 ja 6 nousevat tekstipohjaisissa materiaaleissa tutkituista piirteistä, joiden on havaittu lisäävän tilannekohtaista kiinnostusta (Schiefele, 2009). Erilaisilla teksteillä tarkoitetaan esimerkiksi kirjoitettua tekstiä, kuvia ja videoita. Analysoinnissa oletetaan, että oppilaat kokevat videot tai kuvat yleensä vahvemmin vaikuttaviksi tai tunteita herättäviksi kuin kirjoitettu teksti.

Tavoitteessa T2 ”ohjata ja kannustaa oppilasta tunnistamaan omaa fysiikan osaamistaan, asettamaan tavoitteita omalle työskentelylleen sekä työskentelemään pitkäjänteisesti” arvioidaan seuraavia asioita:

22

1. Oppilaan tavoitteiden asettaminen 2. Oppilaan itsearviointi

3. Tehtävien ja materiaalien monipuolisuus ja vaikeustason laajuus 4. Palautteen saaminen sekä opettajan ja vertaisen arviointi

Oppikirjoissa erilaiset tehtävät ja materiaalit tarjoavat lähtökohdan osaamisen arviointiin.

Näin sekä oppilas että opettaja voivat oppilaan tehtävistä suoriutumisen kautta saada käsitystä oppilaan osaamisesta. Tämä ei kuitenkaan välttämättä itsessään vielä riitä ohjaamaan ja kannustamaan oppilasta arvioimaan osaamistaan ja tavoitteitaan vaan lisäksi on hyvä olla erillisiä kysymyksiä ja tehtäviä, joissa oman osaamisen tasoon ja tavoitteiden asetteluun kiinnitetään huomiota. Tehtävien lisäksi kirja voi tarjota opettajalle ohjeita oppilaan itsearvioinnin ja tavoitteen asettamisen ohjaamiseen. Oppilas tarvitsee lisäksi palautetta osaamisen arvioinnin tueksi ja arvosanan 8 yksi kriteeri onkin, että ”Oppilas osaa kuvata omaa osaamistaan opettajan antaman palautteen, vertaispalautteen ja itsearvioinnin perusteella” (POPS, 2014). Kirja voi tarjota myös itse palautetta osaamisen tasosta esimerkiksi tarjoamalla malliratkaisuja tehtäviin tai antamalla viitteitä tehtävien vaatimasta taitotasosta. Kirja voi myös antaa ohjeita ja keinoja opettajalle palautteen antamiseen ja arvioinnin toteuttamiseen. Tehtävien vaikeustasoa arvioitaessa on käytetty apuna Bloomin taksonomiaa (Moseley, 2005).

Tavoitteessa T3 ”ohjata oppilasta ymmärtämään fysiikan osaamisen merkitystä omassa elämässä, elinympäristössä ja yhteiskunnassa” arvioidaan seuraavia asioita:

1. Fysiikan tietojen ja taitojen käyttö oppilaan arjessa

2. Fysiikan tietojen ja taitojen käyttö terveyden ja turvallisuuden näkökulmasta 3. Fysiikan tietojen ja taitojen tarpeellisuus jatko-opinnoissa

4. Fysiikan tietojen ja taitojen käyttö eri ammateissa 5. Teknologian käyttö yhteiskunnassa ja elinympäristössä

6. Fysiikan sovellusten vaikutus yhteiskunnan toimintaan ja kehittymiseen

Arvosanan 8 kriteeri tavoitteeseen on, että ”oppilas osaa kuvata esimerkkien avulla, miten fysiikan tietoja ja taitoja tarvitaan erilaisissa tilanteissa” ja ”oppilas osaa kuvata fysiikan osaamisen merkitystä eri ammateissa ja jatko-opinnoissa” (POPS, 2014). Tämän perusteella tarkastellaan erityisesti fysiikan taitojen hyödyntämistä arjessa eikä niinkään merkitystä maailmankuvan muokkaajana. Kirjassa voidaan antaa tietoa ja esimerkkejä sekä tarjota erilaisia tehtäviä, joissa fysiikan hyödyntäminen tulee esiin sekä oppilaan että

23

yhteiskunnan näkökulmasta. Kohdat 2 ja 6 tulevat fysiikan sisältöjen S2 ja S3 painotuksista, jotka liittyvät suoraan fysiikan osaamisen hyödyntämiseen. (POPS, 2014).

Tavoitteessa T4 ”ohjata oppilasta käyttämään fysiikan osaamistaan kestävän tulevaisuuden rakentamisessa sekä arvioimaan omia valintojaan energiavarojen kestävän käytön kannalta” arvioidaan seuraavia asioita:

1. Fysiikan osaamisen hyödyntäminen energiavarojen kestävässä käytössä 2. Fysiikan tietojen ja taitojen käyttö terveyden ja turvallisuuden näkökulmasta 3. Energiavarojen käytön itsearviointi

Perusopetuksen opetussuunnitelmassa (2014) mainitaan, että kestävän tulevaisuuden rakentamisessa ”fysiikkaa tarvitaan uusien teknologisten ratkaisujen kehittämisessä sekä ympäristön ja ihmisten hyvinvoinnin turvaamisessa”. Ympäristön hyvinvoinnin voidaan ajatella tarkoittavan energia- ja luonnonvarojen kestävää käyttöä, mistä nousee ensimmäinen arviointikriteeri. Tämä voi tarkoittaa esimerkiksi koneen hyötysuhteen parantamista, talon hukkalämmön vähentämistä tai uusiutuvien energianlähteiden käyttöä. Painotus arvioinnissa on energiavarojen käytössä, sillä luonnonvarojen kestävä käyttö tulee jo vahvasti maantiedon ja biologian sisällöissä ja tavoite T4 mainitsee nimenomaan energiavarojen kestävän käytön (POPS, 2014). Toinen kriteeri liittyy ihmisen hyvinvoinnin näkökulmaan, joka on sama kuin tavoitteen T3 toinen kriteeri.

Teknologiset sovellukset ja niiden käyttö ovat oleellisessa osassa molemmissa kriteereissä, mitä puoltaa myös opetussuunnitelman (2014) maininta uusista teknologisista ratkaisuista. Kolmas arviointikriteeri nousee suoraan tavoitteesta. Oppilas tarvitsee tietoa energian säästämisestä ja uusiutuvien energialähteiden suosimisen hyödyllisyydestä, mutta lisäksi tarvitaan reflektoivaa näkökulmaa ja tehtäviä, joissa oman toiminnan vaikutusta joudutaan tarkastelemaan.

3.2.2 Tutkimisen taidot (T5–T9)

Tavoitteessa T5 ”kannustaa oppilasta muodostamaan kysymyksiä tarkasteltavista ilmiöistä sekä kehittämään kysymyksiä edelleen tutkimusten ja muun toiminnan lähtökohdiksi” tarkastellaan seuraavia asioita:

1. Ilmiöiden tarkastelu

2. Tutkimusten määrä ja avoimuus

3. Ilmiön soveltaminen ja vaikutus omaan toimintaa

24

Ensimmäinen arviointikriteeri ”Ilmiöiden tarkastelu” keskittyy siihen, millä tavalla ilmiöitä materiaaleissa esitellään. Analyysissä tarkastellaan, esitetäänkö ilmiöstä kysymyksiä, toisin sanoen annetaanko oppilaalle mallia, minkälaisia kysymyksiä ilmiöstä voisi keksiä, ja ohjataanko oppilasta esimerkiksi tehtävien kautta keksimään omia kysymyksiä ilmiöstä. Huomiota kiinnitetään myös siihen, lähestytäänkö käsiteltävää fysiikan aihetta kysymysten tai ongelmanratkaisun kautta vai aloitetaanko suoraan aiheen teorian esittelyllä. Toinen arviointikriteeri ”Tutkimusten määrä ja avoimuus” keskittyy tarkastelemaan materiaalien oppilas- ja tutkimustöitä ja niiden esiintyvyyttä. Arvioinnissa havainnoidaan, miten usein oppilasta ohjataan tutkimusten tekemiseen ja ohjataanko oppilasta esimerkiksi rajaamaan itse ilmiön muuttujia tai päättelemään mitä mittalaitteita ilmiön tutkimiseen voisi käyttää. Materiaali voi myös antaa esimerkkejä muuttujien rajaamisesta ja tutkimuskysymysten esittämisestä avointen tutkimusten rinnalle.

Kolmas arviointikriteeri ”Ilmiön soveltaminen ja vaikutus omaan toimintaan” liittyy tavoitteen kohdan ”kehittämään kysymyksiä edelleen -- muun toiminnan lähtökohdaksi”

tulkintaan, jonka ajatellaan viittaavan ilmiön soveltamiseen. Tavoitteen kohdalla ei selitetä mitä ”muu toiminta” voisi tarkoittaa. Tavoite on kuitenkin liitetty laaja-alaisen osaamisen L7 toteuttamiseen, joka viittaa omaan vaikuttamiseen yhteiskunnassa sekä kestävän tulevaisuuden rakentamisessa. Arvioinnissa tarkastellaan, annetaanko soveltamisesta esimerkkejä ja ohjataanko oppilasta esimerkiksi tehtävien kautta keksimään kysymyksiä siitä, miten ilmiötä voisi soveltaa ja miten sitä voisi hyödyntää omassa toiminnassa erityisesti kestävän tulevaisuuden rakentamisessa. Esimerkiksi tarkasteltaessa lämmön siirtymistä, oppilas voisi pohtia, miten omassa kodissa hukkalämpöä voitaisiin vähentää.

Tavoitteessa T6 ”ohjata oppilasta toteuttamaan kokeellisia tutkimuksia yhteistyössä muiden kanssa sekä työskentelemään turvallisesti ja johdonmukaisesti” tarkastellaan materiaaleista seuraavia asioita:

1. Tutkimusten ohjaaminen ja ohjeistaminen ryhmätyöskentelyyn 2. Tutkimusten ohjeiden selkeys, johdonmukaisuus ja tavoitteen asettelu 3. Tutkimusten turvallisuus ja ohjeistus turvalliseen työskentelyyn 4. Tieto ja viestintäteknologian turvallinen ja vastuullinen käyttö

Oppimateriaaleista tarkastellaan, miten tutkimuksissa yhteistyön näkökulma tulee esiin:

kehotetaanko suoraan sanallisesti ryhmätyöhön, annetaanko ryhmätyöskentelyn

25

toteuttamiseen ohjeita tai esimerkkejä ilmaistaanko ohjeistus monikossa ”Miten selitätte ilmiön?” vai yksikössä ”Miten selität ilmiön?”. Oppimateriaali voi tukea oppilaiden turvallista ja johdonmukaista työskentelyä antamalla itse selkeitä ja johdonmukaisia ohjeita työskentelyyn sekä erikseen käsittelemällä johdonmukaisen kokeellisen työskentelyn vaiheita. Epäselvyys ja väärinymmärrykset voivat lisätä riskiä ei-toivottuun käyttäytymiseen ja työskentelyn laiminlyöntiin. Johdonmukaisuutta ja työhön keskittymistä ohjaavat myös selkeä työskentelyn ja tutkimuksen tavoitteen asettelu.

Kolmannessa kriteerissä keskitytään erikseen itse tutkimusten turvallisuuteen ja niiden soveltuvuuteen yläkouluikäisille sekä miten turvallisuus otetaan ohjeistuksissa huomioon. Neljäs kriteeri nousee tavoitteen T5 liittämisestä laaja-alaiseen osaamiseen L5

”Tieto- ja viestintäteknologinen osaaminen”, jonka tulkitaan tässä yhteydessä tarkoittavan tutkimuksissa käytetyn teknologian vastuullista ja turvallista käyttöä.

Kaikissa kriteereissä tarkastellaan sekä oppilaille että opettajalle suunnattuja ohjeita.

Tavoitteessa T7 ”ohjata oppilasta käsittelemään, tulkitsemaan ja esittämään omien tutkimustensa tuloksia sekä arvioimaan niitä ja koko tutkimusprosessia” arvioidaan seuraavia asioita:

1. Tutkimusten tulosten esittämisen monipuolisuus ja huomiointi 2. Tutkimusten tulosten tulkitsemisen ja arvioinnin ohjaus

3. Tutkimusten tulosten ja tutkimusprosessin luotettavuuden ja mielekkyyden arviointi

4. Tieto- ja viestintäteknologian hyödyntäminen tutkimuksissa

Tavoitteen arviointikriteerit nousevat melko eksplisiittisesti tavoitteen määritelmästä.

Materiaaleista tarkastellaan, ohjataanko oppilasta esimerkiksi tutkimuksiin liittyvien kysymysten kautta esittämään tuloksiaan eri tavoin esimerkiksi sanallisesti, matemaattisesti, taulukoiden tai kuvaajien avulla. Samalla tavalla kiinnitetään huomiota tulosten tulkintaan, mitä johtopäätöksiä tuloksista voi tehdä ja luotettavuuden arviointiin.

Materiaalit voivat myös antaa esimerkkejä kriteerien toteuttamisesta ja sitä kautta ohjata oppilaita omien tulostensa käsittelyyn. Kriteereissä kiinnitetään huomiota myös tieto- ja viestintäteknologian hyödyntämiseen, sillä tavoitteeseen on liitetty laaja-alainen osaaminen L5 ”Tieto- ja viestintäteknologinen osaaminen”.

Tavoitteessa T8 ”ohjata oppilasta ymmärtämään teknologisten sovellusten toimintaperiaatteita ja merkitystä sekä innostaa osallistumaan yksinkertaisten

26

teknologisten ratkaisujen ideointiin, suunnitteluun, kehittämiseen ja soveltamiseen yhteistyössä muiden kanssa” tarkastellaan seuraavia asioita:

1. Teknologisten sovellusten esiintyminen ja toimintaan perehtyminen 2. Teknologisten sovellusten käyttö arjessa ja yhteiskunnassa

3. Yksinkertaisten teknologisten ratkaisujen esiintyminen, toteutus ja ryhmätyön huomiointi

Tavoitteen arviointikriteerit nousevat melko eksplisiittisesti tavoitteen määritelmästä.

Yksinkertaisten teknologisten ratkaisujen ajatellaan tarkoittavat esimerkiksi yksinkertaisen koneen tekemistä, jossa esiintyvät kaikki insinöörimäisen työtavan vaiheet, jotka ovat tavoitteessa ilmaistu. Materiaaleista seurataan, miten eri työvaiheisiin ohjataan ja minkälaisia työskentelyohjeita annetaan.

Tavoitteessa T9 ”opastaa oppilasta käyttämään tieto- ja viestintäteknologiaa tiedon ja mittaustulosten hankkimiseen, käsittelemiseen ja esittämiseen sekä tukea oppilaan oppimista havainnollistavien simulaatioiden avulla” arvioidaan seuraavia asioita:

1. Mittalaitteiden ja -ohjelmien hyödyntäminen mittaamisessa 2. Tieto- ja viestintäteknologian hyödyntäminen tiedonhaussa

3. Tieto- ja viestintäteknologian hyödyntäminen tulosten ja tiedon analysoinnissa ja esittämisessä

4. Simulaatioiden esiintyvyys ja käyttöön ohjaaminen

Oppimateriaaleista tarkastellaan, kuinka teknologiaa hyödynnetään mittaamisessa ja tiedon hankkimisessa. Materiaalissa voidaan esimerkiksi ehdottaa mitta-anturin tai puhelinsovelluksen hyödyntämistä mittaamisessa ja taulukko-ohjelman käyttöä tulosten esittämiseen. Materiaalit voivat esimerkiksi sisältää tehtäviä, joissa internetistä pitää etsiä tietoa käsiteltävästä aiheesta ja esittää löydöksensä luokalle esitysohjelmaa hyödyntäen.

Kriteerit nousevat melko suoraan tavoitteen määritelmästä.

3.2.3 Fysiikan tiedot ja niiden käyttäminen (T10–T15)

Tavoitteessa T10 ”ohjata oppilasta käyttämään fysiikan käsitteitä täsmällisesti sekä jäsentämään omia käsiterakenteitaan kohti luonnontieteellisten teorioiden mukaisia käsityksiä” tarkastellaan materiaaleista seuraavia asioita:

27

1. Fysiikan käsitteiden määrittäminen, käyttö ja korostaminen 2. Fysiikan käsitteiden käytön harjoittelu ja soveltaminen 3. Oppilaan ennakkokäsitysten huomiointi

Ensimmäisessä kriteerissä materiaaleista tarkastellaan, miten täsmällisesti fysiikan käsitteitä määritellään ja käytetään sekä korostetaanko niitä jotenkin materiaalin muusta sisällöstä. Oletuksena on, että oppikirjan selkeä ja täsmällinen käsitteiden käyttö tukee ja antaa esimerkkiä oppilaalle käsitteiden käytöstä sekä korostaa niiden merkitystä. Tämän lisäksi oppilaan täytyy saada riittävästi harjoitusta käsitteiden soveltamisesta.

Materiaaleissa voi esimerkiksi olla tehtäviä, joissa pitää selittää luonnon ilmiö fysiikan käsitteiden avulla, tunnistaa ilmiöön vaikuttavat suureet tai arvioida suureiden välisiä riippuvuuksia. Oppilaan käsiterakenteita muokattaessa tulee myös huomioida aikaisemmat ennakkokäsitykset ja mahdolliset ristiriitaisuudet fysiikan käsitteiden kanssa, jotta uusien käsitteiden omaksuminen olisi helpompaa.

Tavoitteessa T11 ”ohjata oppilasta käyttämään erilaisia malleja ilmiöiden kuvaamisessa ja selittämisessä sekä ennusteiden tekemisessä” arvioidaan seuraavia asioita:

1. Mallien käyttö ilmiöiden kuvaamisessa ja selittämisessä 2. Mallien hyödyntäminen ennusteiden tekemisessä 3. Mallien muodostaminen mittaustuloksista

4. Mallien kriittinen arviointi

Kriteerit yksi ja kaksi nousevat suoraan tavoitteen määritelmästä. Kriteerit kolme ja neljä nousevat kyseisen tavoitteen kriteereistä arvosanalle kahdeksan, jossa yksinä kriteereinä ovat, että oppilas ”harjoittelee yksinkertaisten mallien muodostamista mittaustuloksista”

ja ”osaa kuvata mallia ja nimetä mallin rajoituksia tai puutteita” (POPS, 2014). Mallilla tarkoitetaan tässä yhteydessä tyypillisesti fysiikassa esiintyviä malleja kuten graafisia malleja, matemaattisia malleja ja luonnonlakeja. Esimerkkejä malleista ovat kuva atomista tai sähkökentästä, nopeuden kuvaaja aika–matka-koordinaatistossa, kytkentäkaaviot, voimakuviot, Newtonin lait ja niiden matemaattinen esitys.

Materiaaleista seurataan, kuinka paljon erilaiset mallit esiintyvät, millaisia esimerkkejä niiden käytöstä annetaan, minkälaisia tehtäviä oppilaalle tarjotaan mallien käytön harjoitteluun.