Siirry sisältöön

Itä-Suomen yliopiston fysiikan ja matematiikan laitos on kehittänyt fysiikan virtuaalisia laboratoriotöitä jatkuvan oppimisen tukemiseksi.

Kaksi työtä on avattu vapaaseen kokeilukäyttöön. Työt soveltuvat erityisesti lukiolaisille ja 1. vuoden korkeakouluopiskelijoille. Töissä käsitellään benjihypyn fysiikkaa ja ominaislämpökapasiteetin määrittämistä. Töiden avulla voi syventää mekaniikan ja termofysiikan osaamista ja kokeellisen mittausaineiston käsittelytaitoja.

Töiden pariin pääset seuraavien ohjeiden avulla.

  • Kirjaudu Fysiikan ja kemian MOOC-pohjaiselle työkurssille Google- tai HAKA-tunnuksilla.

  • Saat sähköpostin, josta voit käydä hyväksymässä digicampus-järjestelmän käyttäjäehdot.
  • Ensimmäisellä kirjautumiskerralla järjestelmä kysyy kurssiavainta, joka on VL_testaaja2020 ja se laitetaan kohtaan Yleinen itserekisteröityminen.

  • Valitse lopuksi Fysiikan virtuaaliset laboratoriotyöt, josta löydä kokeilukäyttöön avatut työt.

 

Töitä vielä kehitetään, minkä vuoksi niissä voi ilmetä pieniä bugeja. Otamme mielihyvin vastaan palautetta ja käyttäjäkokemuksia sekä kehitysideoita, joita voi lähettää osoitteeseen mikko.kesonen(a)uef.fi

Lisätietoja voi kysellä samasta osoitteesta.

Viiden oppiaineen (biologia, fysiikka, kemia, maantiede ja matematiikka) opettajaopiskelijat ovat kehittäneet Ilmiölähtöisyys luonnontieteiden ja matematiikan aineenopettajakoulutuksessa -kurssilla runsaasti toimivia materiaaleja eri koulutasoille. Alla opiskelijoiden laatimat materiaalit lukuvuodelta 2018-2019. Jokaisessa projektissa on yhdistetty vähintään kolmen tieteenalan sisältöjä ja menetelmiä:

Kasvien merkitys ihmisille ja ekosysteemille

Mihin kasveja tarvitaan? Koko projektin tarkoituksena on saada tähän kysymykseen alkutietoja laajempi ymmärrys. Materiaali koostuu tehtäväpaketeista alakouluun ja yläkouluun.

Miksi maapallolla on erilaisia kasvillisuusvyöhykkeitä?

Projektin ilmiö oli tutkia ja pohtia, miksi maapallolla on erilaisia kasvillisuusvyöhykkeitä ja mitkä eri tekijät vaikuttavat niiden esiintymiseen. Kasvillisuusvyöhykkeitä tarkastellaan maantieteen, biologia, kemian, fysiikan ja matematiikan näkökulmista.

Valo-projekti

Projektin kohderyhmä on lukiolaiset ja aiheina valon vaikutus kasveihin, fotosynteesi ja valon fysikaaliset ominaisuudet. Se koostuu kahdesta osasta, joista ensimmäinen osa ollaan kasvipuutarhassa tutustumassa valoon ilmiönä pääosin biologian näkökulmasta ja toinen laboratoriossa fysiikan näkökulmasta.

Ravinto-projekti

Oppimateriaalien tarkoituksena on tutustuttaa oppilaita ravintoon ja sen monikäyttöisyyteen ja pyrkiä ohjailemaan heitä kohti terveellisempiä elämäntapoja. Materiaali on suunniteltu yläkouluun.

Ruoka ilmiönä

Projektin aiheena on ruoka ja se on suunnattu yläkoululaisille. Nettisivuilla oleva materiaali koostuu neljästä osiosta: ruoka ja ympäristö, ruoka ja väestö, ruoan sisältö ja terveellinen ruoka sekä keittiökemiaa.

Ihminen ja oma arkiturvallisuus

Projektin tarkoituksena on saada oppilaat pohtimaan heidän omaa turvallisuuttaan ja miten turvallisuus ilmenee heidän arkisessa elämässään. Siinä keskitytään kahdeksas luokkalaisten terveystiedon sisältöihin, mutta opetusmateriaali sisältää myös kemiaa, fysiikkaa, biologiaa sekä matematiikkaa.

Hyvinvointi ja vesi

Veden ja hyvinvoinnin välisen yhteyden voi havaita monella eri tasolla. Ihmisen kohdalla vesi vaikuttaa erityisesti fyysiseen, mutta myös psyykkiseen hyvinvointiin. Myös ympäristön hyvinvointiin vesi vaikuttaa monella tavoin vaikuttaen samalla epäsuorasti myös ihmisen hyvinvointiin. Ilmiön tutkinnassa yhdistyvät muun muassa biologia, terveystieto ja kemia.

Muovi

Ilmiöprojektin tarkoituksena on tutustua muoviin useasta eri näkökulmasta. Projekti yhdistää useita eri oppiaineita (biologia, maantieto, kemia, käsityö, kuvataide) ja myös erilaisia työskentelytapoja, kuten ryhmätyöskentelyä, tiedonhakua, kokeellisuutta ja itsenäistä työskentelyä.

Ruoka ja ruoan säilyminen

Kokonaisuus on rakennettu kolmevaihemallin mukaan: skenaario, tutkimus, päätöksenteko. Skenaario kuvitteellinen ruokamyrkytysuutinen. Oppilaat saavat lähteä ratkaisemaan skenaarion ongelmaa monipuolisesti tutkivin menetelmin erilaisissa oppimisympäristöissä. Opetuskokonaisuudessa on pyritty integroimaan monipuolisesti eri tieteenaloja ja niiden sisältöjä.

Törmäysprojekti on insinöörisuunnittelua ja fysiikkaa yhdistävä kokonaisuus, jossa oppilaat saavat haasteekseen suunnitella turvavarustelut autolle, siten että sen kyytiin sijoitettu kananmuna säilyy ehjänä törmäyskokeessa.

Katso kokonaisuuden esittely tästä videosta: https://youtu.be/sYkoaK1iOtM

Luokka-aste: 7-9 ja lukio (sopii joustavasti hyvin myös esi- ja alakouluun)

Arvioitu oppituntien määrä: n. 2 oppituntia (45 min), syventyä voi pidempäänkin

Materiaalit

Materiaali sisältää 11 sivua opettajan ohjeita ja 9 sivua liitteitä kuten oppilaiden työmonisteita.

Suomennus ja muokkaus: Tommi Penttinen ja Jussi Ruuskanen

Suomennettu ja muokattu alkuperäisteoksesta: Maker Challenge: Creative Crash Test Cars,Contributed by: RET Program, College of Engineering, North Dakota State University Fargo https://www.teachengineering.org/makerchallenges/view/nds-1746-creative-crash-test-cars-mass-momentum

Copyright of the original work: © 2017 by Regents of the University of Colorado;
original © 2016 North Dakota State University

Tutustu materiaaliin liittyviin muihin videoihin

Taulukko oppitunneista

Minuutit Työvaihe Työtavat Materiaalit
Oppitunti 1 15 Opettaja alustaa aiheen, kertoen mitä on tarkoitus opiskella ja miksi aihe on tärkeä

Ja oppilaat tekevät alkukyselyn

 Opettajajohtoinen Alkukysely ja video törmäystestistä
30 Suunnittelu:

Suunnitellaan lomakkeen avulla oman auton turvajärjestelyt

Ryhmätyöskentely Turvajärjestelyjen rakennusmateriaalit, sekä oppilaan materiaalit lomake
Oppitunti 2 20 Autojen valmistus: Oppilaat valmistavat prototyypin ja kokeilevat sitä hitaalla vauhdilla. Auto punnitaan. Ryhmätyöskentely Rakennusmateriaalit, kananmunat ja vaaka
20 Autoilla suoritetaan törmäyskokeet. Mitataan auton nopeudet ja lasketaan liikemäärä. Ryhmätyöskentely Ramppi, seinä, autot ja mittalaitteet, Oppilaan materiaalit
10 Oppilaat pohtivat ensin ryhmässä, kuinka liikemäärä vaikuttaa törmäyksessä tapahtuneeseen vahinkoon. Lopuksi opettajan kanssa pohditaan fysiikan näkemystä aiheeseen Opettajajohtoinen/ryhmätyöskentely Oppilaan materiaalit

Työn tarkoituksena on tutkia eri kaasujen emissiospektrejä sekä määrittää kokeellisesti vetyatomin spektristä aallonpituudet ja energiat. Lisäksi pyritään määrittämään spektrien avulla erilaisia tuntemattomia kaasuja. Työ liittyy FY7 aine ja säteily -kurssin sisältöihin ja on suoritettavissa yhden oppitunnin aikana (75 min).

Työn voi tehdä virtuaalisesti tai tulla vierailemaan LUMA-luokassa.

Tekijä: Joonas Saari

Laserturvajärjestelmän suunnittelu ja rakentaminen on LUMA-aineiden opetusta eheyttävä oppimiskokonaisuus, joka opettaa kattavasti valo-opin käsitteitä, insinörisuunnittelun periaatteita, yhteistyötaitoja sekä hieman geometriaa. Oppilaiden mieltä kutkuttava konteksti motivoi ja antaa tuntemuksen fysiikan ja matematiikan osaamisen hyödyllisyydestä.

Luokka-aste: 6-9

Arvioitu oppituntien määrä: 10-16 oppituntia (10 x 75 min, 16 x 45 min)

Kokonaisuuden kuvailu:

Laser Secure Oy suunnittelee turvajärjestelmiä, jotka suojaavat arvokkaita esineitä. Yhtiö tarvitsee oppilaiden apua uuden laserturvajärjestelmän suunnittelussa. Järjestelmän tulisi suojata ympäri maailmaa kulkevia näyttelyesineitä. Tässä insinöörityöskentelyyn pohjustautuvassa oppimiskokonaisuudessa oppilaat tutkivat valon ominaisuuksia, kuten heijastumista, taittumista, absorptiota ja valon läpäisyä. Oppilaat keräävät tuloksia ja havaintoja oppimiskokonaisuuden aikana omaan ”insinöörin muistikirjaansa” työskentelyn ohessa. Oppimiskokonaisuuden aikana kerättyjen tietojen avulla oppilaat suunnittelevat, testaavat ja kehittävät paremmaksi omaa laserturvajärjestelmäänsä.

Ainesisältö Teknologia- ja insinöörikasvatus Matematiikan linkitys
valo, aallot, näkyvän valon spektri, heijastuminen, taittuminen, absorptio ja läpäisy Insinöörisuunnittelu, laserit ja tietokonesimulaatiot Kulmat ja niiden mittaaminen

Materiaalit

Materiaali sisältää 14 sivua opettaan ohjeita, 8 sivua Galactic Games -yrityksen kirjeitä oppilaille (toimivat tehtävänantoina oppilaille) ja 9 sivua valmiita oppilaiden työmonisteita.

Suomennus ja muokkaus: Jenni Silvennoinen, Noora Luttinen & Heikki-Paavo Kurvinen

Suomennettu ja muokattu alkuperäisteoksesta: Electromagnetic Claw Game: Diggin’ For Fools’ Gold, EngrTEAMS, Patrick Crawford, Erin Fenlon, Corbin Rice, Amanda Johnston, Jeanna Wieselmann, Felicia Leammukda, Tamara Moore, Kerrie Douglas

Copyright of the original work: EngrTEAMS © 2017 University of Minnesota & Purdue University Research Foundation

Tutustu materiaaliin videoiden avulla

Esittely

Sähkömagneettikourapeli on oppimiskokonaisuus, jonka aikana oppilaat oppivat ymmärtämään magnetismia ja sähkömagneetin toimintaperiaatetta sekä teknologista ongelmanratkaisua (insinöörisuunnittelua) ja yhteistyötaitoja kiinnostavassa kontekstissa.

...jatka lukemista "Sähkömagneettikourapeli – Insinöörityöskentelyä yläkouluun"

Oppimiskokonaisuuden esittely

Kehittäjät: Sanna Palvanen, Sanni Akkanen, Anastasia Savolainen, Iida Nuutinen, Joona Kokkinen, Jenna Kuoppamäki, Maija Lappalainen, Heikki Pisto, Noora Luttinen, Sarina Ahmadi, Matias Kotro

Toimittajat: Petja Hämäläinen ja Sanni Pirttilä

Aihe: Ravintokriisin puhkeaminen

Oppiaineet: biologia, maantieto, fysiikka, kemia, terveystieto

Ikäluokka: 9.-luokka

Tavoitteet: Oppimiskokonaisuuteen soveltuvat osat perusopetuksen opetussuunnitelman perusteista 2014

Tavoitteet

Kesto: 5–6 x 45min tai 3-4 x 75 min

Kuvaus toteutuksesta:

Skenaariossa esitellään oppilaille tilanne, jossa maapallon luonnon kantokyky on romahtanut. Pellot eivät enää uusiudu eikä pelloilta saatava vilja riitä lihantuotannon ylläpitämiseen. Näin ollen myöskään maitotuotteita ei ole enää saatavilla. Ravinteiden tehostettu käyttö pelloilla on johtanut järvien rehevöitymiseen ja sitä kautta hapenpuutteeseen. Merten tilanne on sitäkin huonompi. Oppilaiden tehtävä on pelastaa ihmiskunta mahdollisen nälkäkuoleman partaalta löytämällä vaihtoehtoisia ravinnon lähteitä. Skenaariovaiheesta on hyvä tehdä visuaalinen tuotos, joka näytetään oppilaille (ks. esimerkkivideo).

Tutkimusvaiheessa oppilaat pääsevät tekemään ravintovisaa, tutustumaan ravintoaineiden kemiaan, tehon merkitykseen maataloudessa, ruoan sulamiseen, lähiruokaan sekä luuston ja lihaksiston kannalta tärkeisiin ravintoaineisiin.

Päätöksentekovaiheessa oppilaat tekevät meemejä, joissa oppilaat ottavat kantaa ravintokriisiin ja sen ratkaisemiseen. Meemeissä oppilaat yhdistävät ja soveltavat päivän aikana opittuja tietoja ja taitoja.

Liitteet:

Työskentelyohjeet opettajalle docx-tiedosto | pdf-tiedosto

Lisämateriaali vitamiinit ja kivennäisaineet, ravintoaineiden kemiaa: docx-tiedosto | pdf-tiedosto

Ruoka sulaa kirjekuorien ohjeet docx-tiedosto | pdf-tiedosto

Luusto ja lihakset: ruokakuvat docx-tiedosto | pdf-tiedosto

Työskentelyohjeet oppilaille

Traktorista talikonvarteen docx-tiedosto | pdf-tiedosto

Lähiruoka docx-tiedosto | pdf-tiedosto

Luusto ja lihakset docx-tiedosto | pdf-tiedosto


Esimerkkivideo skenaariosta

 

Kehittäjät: Siri Joskitt, Emmi Kaskela, Heikki-Paavo Kurvinen, Niklas Leinonen, Juuli Lindén, Essi Linnavirta, Milla Maijala, Karri Oivanen, Henna Porras, Joonas Saari, Maria Surakka ja Enja Valkonen

Toimittajat: Petja Hämäläinen ja Sanni Pirttilä

Aiheet: Veden käyttö, vesi ihmiskehossa, veden kiertokulku, veden jakautuminen maapallolla, veden puhdistus, veden ominaisuudet, veden säästäminen

Oppiaineet: Biologia, fysiikka, kemia ja maantieto

Ikäluokka: 7.-luokka

Tavoitteet: Oppimiskokonaisuuteen soveltuvat osat perusopetuksen opetussuunnitelman perusteista 2014

Tavoitteet

Kesto: 6–8 x 45 min

Kuvaus toteutuksesta: Skenaariovaiheessa oppilaille esitetään videolla jokapäiväistä veden käyttöä sekä tilanne, jossa kotipaikkakunnan vesijohtovesi on saastunut. Oppilaiden ennakkokäsityksiä kartoitetaan ajatuskartan avulla. Skenaariovaiheessa tuodaan esiin oppimiskokonaisuuden tutkimusongelmat, joihin selvitetään vastauksia tutkimusvaiheessa.

Tutkimus- ja opiskeluvaiheessa oppilaat työskentelevät pienryhmissä viidellä eri työpisteellä. Työpisteillä opiskellaan mm. Kahoot!:n avulla veden merkityksestä ihmiskehossa, tulkitaan karttoja, havainnollistetaan veden jakautumista maapallolla, tutkitaan veden ominaisuuksia, kuten pintajännitystä ja tiheyttä, suodatetaan vettä sekä tarkastellaan veden kulutusta ja piiloveden määrää eri tuotteissa. Työpajat sisältävät monipuolista kokeellista työskentelyä.

Päätöksentekovaiheessa oppilaat tekevät oppimiskokonaisuuden aikana opittujen asioiden avulla uudelleen ajatuskartan, jota hyödyntäen he tekevät posterit. Postereissa tuodaan esiin päivän aikana opittuja asioita, esimerkiksi toimintaohjeita vesikriisistä selviytymiseen.

Liitteet:

Työskentelyohjeet opettajalle pdf-tiedosto | docx-tiedosto

Skenaariovaiheen diat pptx-tiedosto

Osmoosikokeen ohje pdf-tiedosto | docx-tiedosto

Työskentelyohjeet oppilaille

Veden jakautuminen pdf-tiedosto | docx-tiedosto

Veden suodatus pdf-tiedosto | docx-tiedosto

Veden säästäminen -diat  ppxt-tiedosto

Veden säästäminen -pajan kortit pdf-tiedosto | docx-tiedosto

Päätöksentekovaiheen diat pptx-tiedosto


Skenaariovideo

Oppimiskokonaisuuden esittely

Kehittäjät: Tia Isotalo, Ira Ekroth, Aki Kortelainen, Topi Kupias, Minna Seppälä, Nina Lempiäinen, Erika Esselström, Tommi Sorsa, Ville Aro, Tommi Penttinen, Pessi Pöllänen

Toimittajat: Petja Hämäläinen ja Sanni Pirttilä

Aihe: teknologiset sovellukset, hiilijalanjälki, virtapiirit, älypuhelimet

Oppiaineet: biologia, maantieto, fysiikka, kemia, terveystieto

Ikäluokka: 8.-luokka

Tavoitteet: Oppimiskokonaisuuteen soveltuvat osat perusopetuksen opetussuunnitelman perusteista 2014

Tavoitteet

Kesto: 3-4 x 45 min tai 2-3 x 75 min

Kuvaus toteutuksesta:

Skenaariovaihe toteutetaan Kahoot!-tietovisan avulla.Tietovisa sisältää kysymyksiä, jotka suuntaavat oppilaiden ajatuksia teknologia-aiheen pariin sekä nostavat esille oppilaiden ennakkokäsityksiä tutkimusvaiheen aiheista.

Siirry tästä Kahoot! -visaan.

Tutkimusvaihe koostuu neljästä eri osiosta (työpajaa), jotka ovat teknologian sovellukset, hiilijalanjälki, virtapiirit ja älypuhelin. Osioissa oppilaat tutustuvat GPS-paikallistamisjärjestelmään, tulkitsevat kuvaajia, pohtivat teknologian kehittymistä, hiilijalanjälkeen, virtapiireihin sekä älypuhelimien valmistukseen ja kierrätykseen.

Päätöksentekovaiheessa oppilaat suunnittelevat uuden teknologisen innovaation, esimerkiksi laitteen tai mobiilisovelluksen Uuden innovaation suunnittelussa otetaan huomioon eri näkökulmia tuotteen valmistuksen alkuvaiheesta aina sen käyttöönottoon ja kierrätykseen saakka. Teknologiset innovaatiot esitellään muille oppilaille oppimiskokonaisuuden päätteeksi.

Liitteet:

Työskentelyohjeet opettajalle (pdf-tiedosto) | (docx-tiedosto)

Työskentelyohjeet oppilaille:

teknologiat-työpaja (pdf-tiedosto) | (docx-tiedosto)

virtapiirit-työpaja (pdf-tiedosto) | (docx-tiedosto)

älypuhelin-työpaja (pdf-tiedosto) | (docx-tiedosto)

Hiilijalanjälkikortit

Kuvia teknologian innovaatioista

 

Tämä opetusmateriaalipaketti (opetusmateriaali & teoriapaketti) on tarkoitettu yläkoulun ja lukion opetussisältöihin. Materiaalit sopivat hyödynnettäväksi esimerkiksi maantiedon tai fysiikan oppitunneilla. Tehtäväosioista on mahdollista valita opetustavoitteiden kannalta tarkoituksenmukaiset kokonaisuudet ja niiden järjestystä voi vaihdella.

Arvioitu opetukseen käytettävä aika: 75 min (kaikki tehtävät).

Opetusmateriaali

Teoriapaketti