Luonnontieteet käytännössä teemakurssi

Suunnittelimme integroivan teemakurssin luonnontieteiden opettajien yhteistyönä siten,

että mukana oli BI/GE lehtori Simo Tolvanen, FY/MAA lehtori Marjo Nuuttila sekä minä itse KE/MAB –lehtorina. Toteutuksesta huolehtivat samat henkilöt. Ajatuksena oli tutustua arkipäiväisiin aineisiin ja ilmiöihin hieman uudella tulokulmalla. Teemakurssi toteutettiin koulumme teemaviikolla, jolloin kukin opettaja/opettajatiimi toteuttaa viikon mittaisen kurssin siten, että päivässä on karkeasti 6 tuntia työskentelyä. Tämä luonnollisesti edellyttää hyvin vaihtelevia työskentelytapoja, jotta vire ja motivaatio säilyisivät.

Ensimmäisen päivän aikana tutkimme elintarvikkeita, joista erityisesti tutkittavaksi valittiin maito. Maidosta tutkittiin laborointeina mm. tiheyttä ja koostumusta mikroskopoimalla. Pyrimme selittämään mm. miksi maidosta ei näy läpi. Tiedonhankintatehtävänä tutustuttiin maidon biologisiin ominaisuuksiin. Keskipäivän aikaan teimme kevätseurantaa tarkkailemalla kadun varren lehmusten silmujen kehitystä sekä bongaamalla lintuja laulun perusteella joen rannassa. Päivän lopuksi muokkasimme maidon proteiineja kaseiinimuoviksi. 

Toisen päivän teemana oli leipominen. Ryhmä jaettiin osasiin, joista yksi oli aina tekemässä taikinaa ja paistamassa pullia. Sillä aikaa muut tutkivat mm. mitä on sitko ja mikä sen aiheuttaa. Hiivan soluhengityksen tehokkuutta määritettiin kokeellisesti vaihtelemalla sokerin osuutta taikinassa ja säätämällä lämpötilaa. Myös kananmunan proteiinien denaturoitumista havainnoitiin laboroinnein. Itse pullan paiston yhteydessä havainnoitiin pullien nousua, pinnan ruskettumista hapettumisprosessina ja uunin lämpötilaa asianmukaisin mittarein. Päivä huipentui tietenkin pullakahveihin.

Kolmas päivä aloitettiin Google drawings kokeilulla, joka osoittautui hyvin toimivaksi. Edellisen päivän pullanleipomisesta koottiin käsitekartta, johon sijoitettiin opittuja asioita kaikkien kolmen oppiaineen osalta. Sitten alkoikin tuntua siltä, että tarvitaan taas raitista ilmaan, joten lähdimme leikkimään keinuilla. Tutustuimme niin narukeinun kuin lautakeinunkin fysiikkaan ja suoritimme erilaisia mittauksia. Kuvasimme pareittain keinujaa videolle, jonka pysäytyskuva siirrettiin Geogebraan taustakuvaksi voimavektoreiden ja heilahduskulmien ym. määrittämistä varten. Pohdimme myös mahdollisuutta määrittää laskennallisesti mm. keinujan nopeuden ja kiihtyvyyden keinumisliikkeen eri vaiheissa. Tasapainokeinun avulla tutustuimme lähinnä tasapainoehtoon ja vertasimme teorian ja mittausten eroja ja yhtäläisyyksiä. Melkoisen paljon vaivaa käytettiin Geogebran ominaisuuksiin tutustumiseen, jotta ovat tiedossa sitten sähköisissä YO -kisoissa. Toki riittävä määrä aikaa käytettiin myös itse keinumiseen … löytyi se pikkulapsi lukiolaisista yhtä lailla kuin opettajistakin.

Neljäs päivä meni ihan hengailuksi – roikuimme nimittäin mm. koulun portaikon kaiteessa kiipeilyvaljaita ja köysiä hyväksi käyttäen. Ennen tätä tutustuimme erilaisiin kiipeilysolmuihin ja varmistus- sekä laskeutumislaitteisiin. Kaikissa näissähän toimintaperiaatteena on puhtaasti kitka ja erilaisten voimien sopiva suuntautuminen, jotta ei-toivottua kiihtyvyyttä ei esiintyisi. Taas räpsittiin kuvia tableteilla, asetettiin Geogebraan ja piirrettiin voimakuvio, jonka avulla laskettiin mm. köyden tensiovoima sekä voima, jolla kiipeilijä jalkapohjallaan painoi seinää. Päivä huipentui korikiipeilyyn. Kiipeilyn yläköysipisteenä toimi tukkinosturi, jonka avulla tuumittiin voiman momentin käsitettä ja sen vaikutusta nostovoimaan eri etäisyyksillä kääntökeskiöstä.

Viimeinen päivä oli retkipäivä. Tutustuimme Jyllinkosken voimalaitosmuseoon ja samassa pihapiirissä toimivaan informaatiotekniikan museoon. Näimme monia luonnontieteellisiin periaatteisiin perustuvia käytännön sovelluksia, jotka vanhoissa laitteissa ovat sopivan yksinkertaisessa muodossa sisäistettäväksi. Päivän ja viikon päätteeksi huitaisimme menemään retkilounaan jonka valmistuksessa taas havainnoitiin erilaisia hapettumis- ja denaturoitumisprosesseja. Jyllinkosken voimalaitosalue muodostaa poikkeuksellisen lehtomaisen kokonaisuuden, jossa toteutettiin myös luontoretki havainnoiden mm. melko myöhässä olleen kevään ensimmäisiä kukkia samalla, kun laskeskelimme padon putouskorkeutta ja tutustuimme mm. tulvaluukkujen toimintaan.

Teemakurssin suoritus perustui työpäiväkirjoihin, joihin opiskelijat työpareittain koostivat laboratoriopäiväkirjoja, mittausselostuksia, luontoretkiraportteja ym. kaikki luonnollisesti digitaalisessa muodossa. Välineenä käytettiin GoogleDrive ja Classroom ohjelmistoja. Opettajat vuorottelivat ja kävivät välillä myös ”lainassa” muilla kursseilla m. neuropsykologiassa fyysikkomme selitti aivojen kuvantamislaitteiden toimintaperiaatetta ja biologimme hermosolujen toimintaa.

Kurssi oli onnistunut kokonaisuus ja toi kaivattua vaihtelua ja uutta ajateltavaa niin opiskelijoille kuin opettajillekin. Olemme harrastaneet tämän tyyppisiä yhteiskursseja ennemminkin, mutta taas tuli hieman erilainen ja toimiva kokonaisuus – saa kopioida.