Kokonaisvaltainen fysiikanopetus peruskoulussa fysiikan valinnaiskurssilla

Holistic physics education in upper secondary level based on the optional course of physics Keywords: physics education, education, holistic, curriculum, world view, values A physics teacher s task is to put into practice all goals of the curriculum. Holistic physics education means in this research teaching, in which the school s common educational goals and the goals particular to the physics curriculum are taken into account. These involve knowledge, skills and personal value and attitude goals. Research task was to clarify how the educational goals involving student s values and attitudes can be carried out through the subject content of physics. How does the physics teacher communicate the modern world view through the content of the physics class? The goal of this research was to improve teaching, to find new points of view and to widen the perspective on how physics is taught. The teacher, who acted also as a researcher, planned and delivered an optional course where she could study the possibilities of holistic physics education. In 2001-2002 ten girls and two boys of the grade 9th class participated in that elective course. According to principles of action research the teacher-researcher reflected also on her own teaching action. Research method was content analysis that involved both analyzing student feedback, and relevant features of the teacher s knowledge, which are needed for planning and giving the physics lessons. In this research that means taking into account the subject matter knowledge, curriculum, didactic and the pedagogical content knowledge of the teacher. The didactic includes the knowledge of the learning process, students motivation, specific features of the physics didactics and the research of physics education. Among other things, the researcher constructed the contents of the curriculum and abstracted sentences as keywords, from which she drew a concept map. The concept maps, for instance, the map of educational goals and the mapping of the physics essence, were tools for studying contents which are included in the holistic physics education. Moreover, conclusions were reached concerning the contents of physics domains by which these can be achieved. According to this research, the contents employing the holistic physics education is as follows: perception, the essence of science, the development of science, new research topics and interactions in physics. The starting point of teaching should be connected with the student s life experiences and the approach to teaching should be broadly relevant to those experiences. The teacher-researcher observed and analyzed the effects of the experimental physics course, through the lens of a holistic physics education. The students reported that the goals of holistic physics education were achieved in the course. The discourses of the students indicated that in the experimental course they could express their opinions and feelings and make proposals and evaluations. The students had experiences about chances to affect the content of the course, and they considered the philosophical physics course interesting, it awakened questions, increased their self-esteem and helped them to become more aware of their world views. The students analytic skills developed in the interactive learning environment. The physics teacher needs broad knowledge for planning his or her teaching, which is evaluated in this research from contents maps made for the tools of the teaching. In the holistic physics education the teacher needs an open and curious mind and skills for interaction in teaching. This research indicates the importance of teaching physics in developing attitudes and values beside substance of the physics in class environment. The different points of view concerning human beings life make it possible to construct the modern world view of the students and to develop analytic skills and the self-esteem and thus help them in learning. Overall and wide points of view also help to transfer knowledge to practice. Since such contents is not employed by teaching the physics included in the standard curriculum, supplement relevant teaching material that includes such topics are needed.

Keywords: fysiikan opetus, kasvatus, kokonaisvaltainen, opetussuunnitelma, maailmankuva, arvot Fysiikan opettajan tehtävä on toteuttaa kaikkia opetussuunnitelman tavoitteita opetuksessaan. Tässä tutkimuksessa nimitetään kokonaisvaltaiseksi fysiikanopetukseksi opetusta, jossa huomioidaan kaikki koulun kasvatustavoitteet. Niitä ovat koulun yleiset kasvatustavoitteet ja fysiikan opetussuunnitelman tavoitteet, jotka ovat tiedollisia, taitoja koskevia ja opiskelijan persoonallisuuteen liittyviä arvo- ja asennetavoitteita. Tästä muodostui tutkimustehtävä: Missä peruskoulun fysiikan sisällöissä fysiikan opetussuunnitelman arvo- ja asennesidonnaiset tavoitteet toteutuvat? Miten nykyaikainen maailmankuva välittyy oppilaille? Tutkimuksen tavoite oli kehittää opettajan omaa opetusta, löytää uusia näkökulmia ja laajentaa perinteisen fysiikan opetuksen tarkastelutapaa. Kasvatustavoitteiden toteutumista tutkittiin opettajan suunnittelemalla fysiikan valinnaiskurssilla, johon osallistui 10 yhdeksäsluokkalaista tyttöä ja kaksi poikaa lukuvuonna 2001-2002. Toimintatutkimuksen periaatteiden mukaan opettaja-tutkija reflektoi myös omaa toimintaansa kurssilla. Oppilaiden kurssipalautteiden analyysissä käytettiin sisällönanalyysiä. Kokonaisvaltaisen fysiikanopetuksen piirteiden löytämiseksi sisällönanalyysia tehtiin myös opettajan tiedosta, jota opettaja tarvitsee opetuksensa suunnitteluun ja toteuttamiseen. Tutkimuksessa näitä keskeisiä aiheita ovat aineen hallinta, koulun opetussuunnitelma, didaktiikka ja opettajan pedagoginen sisältötieto. Didaktiikka tutkimuksessa sisältää oppimiskäsityksen, tietoa oppilaan motivoinnista, fysiikan didaktiikan erityispiirteet ja opetuksen tutkimuksen. Tutkija tulkitsi muun muassa opetussuunnitelman tekstiä pelkistämällä keskeiset asiat avainsanoiksi, joista piirsi käsitekartan. Käsitekartat esimerkiksi fysiikan luonteesta ja koulun yleisistä kasvatustavoitteista toimivat työkaluina, joiden perusteella tutkija pystyi näkemään, mitä yhteneviä sisältöjä kokonaisvaltainen fysiikanopetus sisältää ja edelleen päättelemään, minkä fysiikan oppisisältöjen kautta näihin voidaan pyrkiä. Tämän tutkimuksen mukaan kokonaisvaltaisia fysiikan aiheita ovat havainnointi, kysymys siitä, mitä tiede on, tieteen kehitys, kehittyvän fysiikan uudet tutkimukset ja vuorovaikutukset. Opetuksen lähtökohdan tulee liittyä oppilaan omaan elämään, ja aiheita tulee lähestyä laajoista näkökulmista. Opetuskokeilua, fysiikan valinnaiskurssia, tarkasteltiin kokonaisvaltaisen fysiikanopetuksen tavoitteiden kautta. Oppilaiden mielestä valinnaiskurssilla toteutui kokonaisvaltaisen fysiikanopetuksen tavoitteita. Oppilaiden diskurssien pohjalta ilmeni, että fysiikan valinnaiskurssilla sai ilmaista mielipiteitä ja tunteita, esittää ehdotuksia ja arviointeja. Oppilaat saivat kokemuksia omista vaikutusmahdollisuuksista kurssin sisältöön ja kokivat, että fysiikan filosofinen valinnaiskurssi oli kiinnostava, se herätti pohtimista, lisäsi itsetuntemusta ja auttoi oppilasta tiedostamaan maailmankuvaansa. Oppilaiden ajattelun taidot kehittyivät vuorovaikutteisessa oppimisympäristössä. Fysiikan opettaja tarvitsee laajasti tietoa opetuksensa suunnitteluun, mikä näkyy käsitekartoista, jotka on laadittu opettajan työkaluksi. Kokonaisvaltaisessa fysiikanopetuksessa opettaja tarvitsee avointa tutkivaa mieltä ja valmiutta vuorovaikutteiseen opetukseen. Tässä tutkimuksessa ilmenee, miten tärkeää on se, että sisällön ohella fysiikan tunneilla opetetaan asenteiden ja arvojen kehittämistä. Laajat ihmiskeskeiset näkökulmat aiheisiin mahdollistavat oppilaan nykyaikaisen maailmankuvan rakentumista, kehittävät oppilaan ajattelua ja itsetuntoa ja siten edesauttavat oppimista. Monet näkökulmat auttavat myös tiedon siirrossa. Nämä aiheet eivät toteudu opetussuunnitelman sisältöjen kautta, joten fysiikan opetukseen tarvitaan lisämateriaalia.