Aika siirtyä eteenpäin

25.1.2012 | Miro Ruopsa

Laskupäiväavustaja voi olla hieman harhaanjohtava käsitteestä tuntemattomalle, mutta eipä työsopimuksessa lukeva tuntiopettajakaan tehtävää erinomaisesti kuvaa. Joka tapauksessa työ on tuntunut oikein mukavalta ja antoisalta. Mikäs sen hienompaa, kuin auttaa toista tarpeen tullen. Hyödyllistä kokemustakin se tietysti on ajatellen sitä, että saatan opettajan pätevyydenkin itselleni hankkia. Muutama pikku asia näissä hommissa on erityisesti jäänyt mieleen, joita ajattelin vähän tässä pohtia.

Yliopiston mekaniikka alkaa liikkeeseen liittyvistä perusyhtälöistä sekä -käsitteistä. Käytännössä näitä ovat siis paikan muutos, nopeus ja kiihtyvyys. Kyseisten asioiden opiskelu alkoi oikeastaan meillä kaikilla jo yläasteella ja lukion fysiikassa niihin törmäsi uudestaan. On kuitenkin erikoista miten nämä, sekä monet muut fysiikkaan tai matematiikkaan liittyvät perusasiat ovat vielä yliopisto-opintoja aloittaessa joillekin niin vaikeita. Trigonometrisiin funktiohinkin liittyvät peruslähtökohdat, kuten sinin tai cosinin suurimmat arvot olivat välillä hakusessa. Itsekin olin tässä tilanteessa tietysti ensimmäisenä vuonna ja muistan, että minulla oli samoja ongelmia. Osa syy näiden asioiden unohteluun voi tietysti olla, että opiskelijoilta vaaditaan niin paljon muutakin kuin vain fysiikan ja matematiikan osaamista peruskoulussa ja lukiossa, että väkisinkin jotkut asiat jäävät muiden opittujen asioiden varjoon. Kuitenkaan itse en usko, että kyseessä olisi niinkään asioiden unohtaminen vaan ehkä nykyisestä perus- ja lukio-opetussuunnitelmasta puuttuva pieni hienosäätö.

Peruskoulussa ja lukiossa fysiikan opiskelu – ainakin opiskelijan näkökulmasta – perustuu paljolti vain kaavojen muistamiseen, eikä siihen mistä kaavat oikein on hankittu ja mikä on niiden syvällisempi merkitys. Fysiikassa tosin matematiikka on tärkeässä asemassa ja yläastetta ajatellen ihan kaikkea syvällistä fysiikkaan liittyvää ei oppilaiden puutteellisen matematiikan osaamisen takia olisi vielä mielekästäkään opettaa. Nykyisessä fysiikan opetussuunnitelmassa on kuitenkin mielestäni se ongelma, että fysiikkaa yritetään opettaa liian laajasti liian nopeasti.

Jo yläasteella opetetaan lämpöoppia, sähkömagnetismia sekä jossain määrin ydinfysiikkaa. Kuitenkin näihin fysiikan lohkoihin liittyy suuria approksimaatioita, joista ei ainakaan minun aikanani erityisemmin mainittu ääneen. Näitä kaikkia kolmea joudutaan opettamaan erittäin pintapuolisesti puutteellisen matematiikan osaamisen takia ja itse en näe sitä hyödyllisenä. Etenkin termofysiikan monet ilmiöt pohjautuvat juuri suureen määrään kvantti-ilmiöitä, jotka taas vaativat ymmärrystä epätarkkuusperiaatteesta ja aaltofunktioista, jotka taas liittyvät ydinfysiikkaan. Edellä mainitut – sähkömagnetismi mukaan luettuna – taas vaativat syvällisempää ymmärrystä matematiikasta ja etenkin differentiaaliyhtälöistä. Differentiaaliyhtälöihinkin opiskelijat yleensä törmäävät ensimmäisen kerran vasta yliopistossa, vaikka koko nykyfysiikka pohjautuu niihin! Lukion opetussuunnitelmasta löytyy kyllä kurssi, – MAA13 muistaakseni – joka käsittelee differentiaaliyhtälöitä, mutta tätä harvoin järjestetään, koska se ei ole pakollinen ja osallistujia kurssille ei välttämättä löydy tarpeeksi. Perustoimintaperiaatteet yleisellä tasolla monille ilmiöille on kuitenkin selitettävissä maanläheisesti.

Viime vuoden loppupuolella Tiede-lehti teki pienimuotoisen selvityksen nykyfysiikan opetuksesta lukiotasolla. Eräs tunnettu fyysikko, joka otti osaa tähän, oli kosmologian professori Kari Enqvist. Häntä pyydettiin käymään läpi kolme fysiikan lukiotason kirjasarjaa ja arvioida niitä opetusmateriaalina. Vastaus niiden pätevyydestä nykylukiofysiikan opettamiseen oli perin tyrmäävä. Kokonaisuudessaan hänen mielestään fysiikan opetus koostuu sirpaleista, joita tarkastellaan yli sadan vuoden taakse ulottuvista näkökulmista. Esimerkiksi säteilystä ja aineesta puhutaan kuin ne olisivat eri asia, vaikka molemmat ovat yksi ja sama asia. Eri nimitykset suuri- ja pieninopeuksisille hiukkasille johtuvat vain historiallisista syistä. Hän myös kommentoi tyhmää tapaa käyttää eri säteilyille nimityksiä alfa-, beeta- ja gammasäteily, joiden nykyään tiedetään koostuvan vain erilaisista hiukkasista.

Se, että Suomi loistaa PISA-tutkimuksissa ei tarkoita välttämättä sitä, että opetusmetodimme olisivat täydelliset. Jos pystyisimme tekemään opiskelusta helpompaa ja sujuvampaa nuorille, niin eikö tätä sietäisi pohtia? Olisikohan syytä edes pohtia opetussuunnitelman pienehköä muuttamista, kun kritiikkiä tulee ihan professoriltakin? Politiikassahan asiantuntijoiden mielipiteellä harvemmin on merkitystä, jos ne eivät ole itse poliitikon mieleen, mutta luulisi tiedeyhteisössä asenteen olevan erilainen.