KirjastoFYSIIKKA JA KEMIA KOULUN OPETUSSUUNNITELMASSA
-TEORIASTA KÄYTÄNTÖÖN OPETUKSEN UUDISTAMISEKSI

Veijo Meisalo & Jari Lavonen. Helsingin yliopisto, opettajankoulutuslaitos

Esipuhe

Tämä fysiikan ja kemian opetussuunnitelman perusteita ja koulun opetussuunnitelmaa tarkasteleva www-materiaali pohjautuu Opetushallituksen julkaisemaan oppaaseen, joka kirjoitettiin rinnan opetushallituksen opetussuunnitelman perusteiden kehittämisprosessin kanssa vuonna 1994. Tähän www-materiaaliin on tehty vain pieniä muutoksia.

Vuoden 1994 opetussuunnitelmauudistuksen yhteydessä tarjoillun opetussuunnitelma-ajattelun mukaan keskeistä koulun opetussuunnitelmatyössä on prosessi, jossa opettajat arvioivat ja kehittävät omaa kouluaan ja omaa opetustaan. Tässä www-materiaalissa kuvataan aluksi opetussuunnitelman uudistamiseen johtanutta kehitystä ja uudistamisen hyöty. Lisäksi siinä osoitetaan opetussuunnitelman perusteiden ja käytännön opetussuunnitelman välinen yhteys. Olennaisen osan materiaalista muodostaa osuus, jossa esitellään opetussuunnitelmatyöhön sopivia menetelmiä. Vaikka tämä www-materiaali on ensisijaisesti kirjoitettu tilanteeseen, jossa vuoden 1994 opetussuunnitelman käyttöönottoon valmistaudutaan, tekijät toivovat käsikirjasta olevan myöhemminkin hyötyä, kun koulun opetussuunnitelmaa kehitetään edelleen ja pidetään ajan tasalla. Www-materiaali on pyritty tekemään käytännönläheiseksi. Siinä on mm. pyritty viittaamaan sellaisiin lähteisiin, jotka ovat helposti opettajan saatavilla.

www-materiaalissa on kuvattu esimerkkinä Helsingin II normaalikoulun opetussuunnitelmatyötä. Kiitämme koulun opettajia ja rehtoreita hyvästä yhteistyöstä ja arvokkaasta panoksesta opetussuunnitelmantyössä. Tässä esitettyjen esimerkkien tavoitteena ei ole antaa valmiita ratkaisuja, vaan esitellä joitakin yleisemminkin opetussuunnitelmatyöhön soveltuvia ja hyväksi havaittuja menetelmiä. Vaarana esimerkkien esittämisessä on niiden liiallinen ohjaavuus. Tekijät toivovat, että lukija ei kiinnitä liikaa huomiota esimerkeissä esitettyihin tuloksiin, vaan niihin menetelmiin, joita esimerkeissä kuvataan. Fysiikan ja kemian opetussuunnitelman laatijan on syytä tutustua tämän www-materiaalin lisäksi varsinaisiin opetussuunnitelman perusteiden yleisiin ja ainekohtaisiin osiin.

Johdanto

90-luvun opetussuunnitelmauudistuksen toteutuessa peruskoulun ja lukion opettajat ovat aivan uuden tilanteen edessä. Aikaisemmin opettajat saattoivat tukeutua työssään verraten yksityiskohtaisiin ja samalla sitoviksi miellettyihin valtakunnallisiin opetussuunnitelmiin tai niiden kuntakohtaisiin sovelluksiin, jotka olivat kaikkialla hyvin samankaltaisia. Koulun todellisuudessa lisäksi oppikirjojen ohjaava vaikutus on ollut voimakas. Nyt opetussuunnitelman perusteet, jotka laaditaan valtakunnallisella tasolla, ovat aikaisempaan verrattuna hyvin ylimalkaiset ja yksityiskohtaisen opetussuunnitelman laadinnassa päätösvaltaa siirretään koulun tasolle. Ainekohtainen opetussuunnitelman kehittely on nyt suurelta osalta yksittäisten opettajien työpanoksen ja suunnittelutaidon varassa. Oppimateriaalin ohjaavasta vaikutuksesta on siirryttävä opetussuunnitelman ohjaamaan oppimateriaalin valintaan. Opetussuunnitelmatyö antaa myös luontevan pohjan jatkuvalle opetuksen suunnittelulle ja opetuksen arvioinnille. Kouluille annettu vapaus ja vastuu merkitsevät samalla valtavaa luottamuksen osoitusta suomalaisen opettajan ammattitaidolle. Opettajien on osoitettava, että he ovat kypsiä ottamaan haasteen vastaan.

Opetussuunnitelman laatiminen vaatii aikaa ja vaivaa, mutta aineenopettajankin kannattaa paneutua siihen monestakin syystä:

Opetussuunnitelman kehittämisessä tarvitaan paljon aine- ja aineryhmäkohtaista työtä. On kuitenkin tärkeää, että koulun opetussuunnitelman kokonaisuus luodaan eri opettajaryhmien yhteistyönä. Tässä tarvitaan monenlaisia yhteistyötaitoja ja neuvotteluvalmiuksia. Tällaisesta toiminnasta opetussuunnitelmakokeilujen (akvaariokoulujen) yhteydessä saadut hyvät kokemukset voivat antaa mahdollisuuden opetussuunnitelmatyön tehokkaaseen aloittamiseen muissakin kouluissa.

Koulun opetussuunnitelman laatiminen valtakunnallisten perusteiden ja tuntijaon pohjalta ei ole yksinkertaista ja helppoa. Kokemus osoittaa, että opetussuunnitelmatyössä tulee eteen monia käytännön pulmia. Näiden ratkaisuun ei ole olemassa mitään yksinkertaista reseptiä.

Tässä opetushallituksen aloitteesta kirjoitetussa kirjasessa pyritään tulkitsemaan opetussuunnitelman perusteita ja valtakunnallista tuntijakoa sekä esittämään joitakin ideoita koulun opetussuunnitelmatyöhön. Sen lisäksi tarvitaan jokaisessa koulussa luovaa ongelmanratkaisua sen eri muodoissa ja monien opettajien mielestä on hyvä olla saatavilla myös laajempaa taustamateriaalia ja käytännönläheisiä esimerkkejä. Tarvitaan myös pohjatietoja kasvatustieteestä, erityisesti didaktiikasta ja opetussuunnittelusta, mutta myös luonnontieteisiin liittyvistä käsitteistä jne. sekä ainedidaktisen tutkimuksen viimeaikaisista tuloksista. Seuraavassa pyritäänkin tukemaan opettajia juuri tällä tavalla koulukohtaisen opetussuunnitelman laadinnassa.

Tässä www-materiaalissa tarkastellaan keskeisenä esimerkkitapauksena akvaariokokeilussa mukana olevan Helsingin II normaalikoulun opetussuunnitelmatyötä, koska kirjoittajilla on ollut tilaisuus itse koota tätä työtä koskevaa materiaalia. Esimerkeissä ei ole niinkään kuvattu valmiita tuloksia, vaan prosessia ja työtapoja, joita opetussuunnitelmatyössä on käytetty. Helsingin II normaalikoulun opetussuunnitelmatyötä on tehty mm. suunnittelupäivinä, opettajien kokouksissa, aineryhmien välisissä ja niiden sisäisissä kokouksissa, opetussuunnitelmatyöryhmän kokouksissa, koulun johtoryhmän kokouksissa sekä veso-päivinä ja opetussuunnitelmapäivinä. Muita kouluja koskevia esimerkkejä on voitu saada mukaan suppeampina, mutta niihin on runsaasti viittauksia.

www-materiaalissa on opetussuunnitelman uudistamisen taustoja tarkasteleva osa, varsinainen opetussuunnitelman laadintaa tarkasteleva osa ja liiteosa. Liitteessä on yksityiskohtaisempia tietoja fysiikan ja kemian opetuksen viimeaikaisista kehittämissuunnista.

OPETUSSUUNNITELMAN UUDISTAMISEN TAUSTAA

1. Opetussuunnitelman uudistamiseen johtanut kehitys

Valtioneuvosto päätti vuonna 1991, että peruskoulun ja lukion opetussuunnitelma uudistetaan vuonna 1994. Tuolloin päätettiin, että keskeistä tässä uudistuksessa tulee olemaan huomattava valinnaisuuden lisääminen. Opetushallitus antaa opetussuunnitelman perusteet, joissa se määrittelee opetuksen tavoitteet ja keskeiset sisältöalueet. Opetushallituksen antaman kehyksen pohjalta kunta ja sen opettajat suunnittelevat opetussuunnitelman. Jos kouluopetusta halutaan kehittää, hallinnollinen opetussuunnitelmauudistus ei yksin riitä, vaan opettajien on koettava uudistus tarpeelliseksi ja hyödylliseksi.

Koulut ja kunnat voivat siis ottaa käyttöönsä uuden opetussuunnitelman syksystä 1994. Mikään kiire siirtymisellä uuteen opetussuunnitelmaan kouluilla ei säädösten puolesta ole, sillä takarajaa uudistukselle ei ole asetettu. Toisaalta oppilaat ja heidän vanhempansa saattavat vaatia tiukastikin koulun seuraavan aikaansa. Kuitenkin pelkkä uuden opetussuunnitelman kirjoittaminen ja sijoittaminen opettajanhuoneen kirjahyllyyn ei ole tarkoituksenmukaista. Yhtenä perimmäisenä ajatuksena uudessa opetussuunnitelmassa on se, että koulut ja kunnat aloittavat keskustelun koulun ja opetuksen kehittämisestä. Opetussuunnitelma tulee ymmärtää dynaamiseksi koulun kehittämisprosessiksi eikä muodolliseksi asiakirjaksi. Varsinaista opetussuunnitelmaa tärkeämmiksi ja koulun toimintaa ohjaaviksi dokumenteiksi saattavat muodostua erilaiset koulun ja sen kurssien esitteet, joiden pohjalta oppilaat ja vanhemmat valitsevat ensin koulun ja sitten kurssit.

1.1 Tavoitteet ja koulun opetussuunnitelma

Oppivelvollisuuskoulun ja lukion opetussuunnitelmat ovat kehittyneet peruskoulu-uudistuksesta lähtien tavoitepainotteisiksi, kun aikaisemmin oli käytössä lähinnä sisältöluettelon kaltaisia Lehrplan -tyyppisiä suunnitelmia. Samalla opetussuunnitelmakokonaisuus on yhtenäistynyt siten, että ainekohtaiset opetussuunnitelmat ovat yhä enemmän ottaneet huomioon myös yleistavoitteita. Tämä heijastaa osaltaan myös aineenopettajan tärkeää roolia kasvattajana. Nykyään pidämmekin luonnollisena, että eri tasoisten tavoitteiden tulee olla harmonisessa suhteessa toisiinsa. Myöskään fysiikassa ja kemiassa pelkkä yksittäisten faktatietojen opettaminen ei ole itsetarkoitus, vaan päämääränä on korostetusti sellaisten tietojen ja taitojen omaksuminen, joita näiden aineiden soveltaja työssään tai vapaa-aikanaankin tarvitsee.

Fysiikan ja kemian ainekohtaisten tavoitteiden valinnassa ja muotoilussa on otettava huomioon myös se, että kaikkien luonnontieteiden opetuksessa on paljon yhteisiä tavoitteita. Tämän vuoksi koulunkin opetussuunnitelmassa on tarkoituksenmukaista tarkastella omana tasonaan luonnontieteiden opetuksen tavoitteita (vrt. Meisalo & Erätuuli 1985). Tällöin integrointi ja oppiaineiden tarkoituksenmukainen työnjako, koordinointi, oppiainejakoisessa opetussuunnitelmassa on helpompaa, jolloin myös luonnontieteellisen menetelmän omaksuminen ja sen soveltaminen helpottuu. Toisaalta yhteyksiä on olemassa ja monella tavalla aktivoitavissa myös matematiikan opetukseen ja muihinkin oppiaineisiin. Integraation problematiikkaa tarkastellaan kokonaisuutena toisaalla.

Oppiennätykset, jotka ovat sisällysluettelon kaltainen kuvaus käsiteltävästä oppiaineksesta, antavat hyvin kapean kuvan opetuksen tavoitteista. Yleistavoitteet olisi myös otettava huomioon keskeisenä lähtökohtana luonnontieteiden tavoitteita muotoiltaessa ja niitä analysoitaessa. Tavoitteisto muodostuu tällöin laajaksi, moniulotteiseksi kokonaisuudeksi, jossa erityisesti taitojen osuus on ongelmallinen. Sitä on ilmeisesti tarkoituksenmukaista tarkastella osa-alueisiin ryhmiteltynä. Näitä osa-alueita (joita on hahmotettu myös moniulotteisen tavoiteavaruuden dimensioiksi, ks. esim Erätuuli & Meisalo 1992) voidaan erottaa esimerkiksi seuraavasti:

A. Ajattelu- ja päättelytaidot

Fysiikan ja kemian opetuksen tavoitteista pidetään usein tärkeimpänä nimenomaan luonnontieteellisen ajattelun kehittämistä. Luonnontieteellisessä ajattelussa keskeistä on se, että luonto itse on tiedon oikeellisuuden kriteeri ja että tietoa luonnosta saadaan havaintojen ja mittausten sekä erityisesti myös huolellisesti suunniteltujen luonnontieteellisten kokeiden, eksperimenttien välityksellä. Kokeiden tuloksia tulkitaan suhteessa aikaisempaan tietoon, joka on koottu laajaan, sisäisesti ristiriidattomaan luonnontieteelliseen teoriaan.

Kokeellisen työskentelyn taitoja analysoidaan tarkemmin alempana kohdassa B. Ajattelun taitoja voidaan lähestyä Gagnén tavoitehierarkian pohjalta seuraavan luettelon tapaan. Ajattelun taitojen tavoitteet ovat tässä kuitenkin vain osa monipuolisesta kokonaisuudesta. Kognitiivisiin taitoihin kuuluu:

Peruskouluun kohdistuneessa arvostelussa on toistuvasti kiinnitetty huomiota siihen, että irrallisten pikkutietojen mieleen painamisella ja muilla perustoiminnoilla on liian suuri merkitys. Toisaalta kaikkia tavoitetasoja tarvitaan. Luova ongelmanratkaisu ei onnistu, jollei sitä rakenneta laajan tietopohjan ja monipuolisten päättelytaitojen pohjalta.

Koulun opetussuunnitelmaa kehitettäessä on tärkeää, että edellä esitetyt tavoitetasot otetaan huomioon koulun opetussuunnitelmaa laadittaessa.

B. Laboratorio- ja kenttätyöskentelyn taidot

Luonnontieteellisen tutkimuksen ja opetuksen kannalta luonto on ensisijainen tiedonhankinnan kohde. Tietoa luonnosta saadaan paitsi havaintojen ja mittausten, myös luonnontieteellisten eksperimenttien, tutkimustehtävien välityksellä. Kokeellisen työskentelyn edellyttämiä taitoja on varmasti jokaisella oppilaalla, mutta huippuosaamiseen pääsemiseksi niitä tulee harjoitella monipuolisesti ja riittävän kauan. Ne ovat käyttökelpoisia myös monissa nykyajan ammateissa. Tällaisia taitoja ovat esimerkiksi:

Näiden tavoitteiden saavuttaminen edellyttää kokeellisen työskentelyn laajaa käyttöä kaikilla koulun tasoilla. Tämä merkitsee mm. sitä, että lukion tähänastisesta teoreettisesta painotuksesta olisi luovuttava. Kokeellinen työskentely avaa myös laajoja mahdollisuuksia ympäristökasvatuksen integroinnille fysiikan ja kemian opetukseen.

C. Ihmissuhdetaidot

Valtaosa luonnontieteellisestä tutkimuksesta ja luonnontieteiden sovelluksiin tukeutuvasta työstä tehdään nykyään ryhmissä tai ainakin parityöskentelynä. Kaikissa työyhteisöissä henkilön muodollisesta asemasta riippumatta on tärkeää omaksua ja käyttää hyväksi yhteistyötaitoja. Eräs yhteistyötaitoja korostava lähestymistapa on esimerkiksi yhteistoiminnallinen oppiminen, josta odotetaan myös luonnontieteiden opetuksessa merkittäviä tuloksia. Näiden taitojen kehittämiseen on kuitenkin hyvät mahdollisuudet muutoinkin erilaisissa projekteissa ja yleensä kokeellisen työskentelyn yhteydessä. Ihmissuhdetaitoja ovat:

D. Itsenäisen persoonallisuuden taidot

Koulun keskeisenä yleistavoitteena on oppilaan kokonaispersoonallisuuden monipuolinen ja täysipainoinen kehittäminen. Luonnontieteiden opetuksen tavoitteena tällä alueella on mm. oppilaan:

Edellä mainitut tavoiteavaruuden ulottuvuudet on otettava huomioon siis koulun opetussuunnitelmassa, mutta myös jokaisen opettajan opetuksen suunnittelussa, sekä työtapojen valinnassa että arvioinnissa. Luonnontieteiden opetuksen tavoitteet sisältävät siis sekä persoonallisuuden kehittymiseen ja kypsymiseen liittyviä seikkoja että luonnontieteille ominaisia tietoja ja taitoja. Tavoitteiden lisäksi valtakunnallisessa opetussuunnitelman perusteissa luetellaan keskeiset opetettavat sisällöt kouluasteittain. Fysiikan ja kemian opetuksen tavoitteiden kytkeytymistä koulun yleistavoitteisiin, työtapoihin, sisältöihin jne. on pyritty hahmottelemaan oheisen kaltaisilla käsitekartoilla. Tässä esitetty käsitekartta ei pyri olemaan tyhjentävä esitys, vaan se antaa vain yhden esimerkin mahdollisesta käsitteiden jäsentämisestä.

Käsitekartta opetussuunnitelmasta, siihen vaikuttavista asioista ja sen vaikutuksesta opetukseen

1.2 Oppimiskäsitys

Fysiikan ja kemian opetuksen kehittäminen ei voi tapahtua irrallaan muusta koulutuksen kehittämisestä, vaan sen on oltava samansuuntaista sen kanssa. Yleistä koulun ja opetuksen kehittämistä on tarkasteltu mm. entisen Kouluhallituksen julkaisemissa tieto- ja oppimiskäsitystä tarkastelevissa kirjasissa (esim. Voutilainen ym. 1989). Näissä on tarkasteltu mm. tiedon käsittelyn, ajattelun taitojen ja oppimaan oppimisen opettamista kirjoittajien tarkoittaman uuden oppimisnäkemyksen pohjalta. Kognitiivisen oppimisnäkemyksen mukaan oppimisen seurauksena oppilaan tietorakenteissa ja ajatuskulussa tapahtuu muutoksia, ei pelkästään oppilaan käyttäytymisessä. Vastakohtana oleva behavioristinen oppimisnäkemys korostaa sen sijaan oppimistulosten mitattavuutta ja välittömän palautteen merkitystä oppimisen vahvistamisessa (liite 4).

Tiedon käsittelytaidoilla tarkoitetaan tiedon hankkimisen, käsittelyn, arvioinnin ja soveltamisen taitoja. Fysiikassa ja kemiassa hankitaan tietoa luonnosta, tehdään havaintoja, mittauksia tai luokitellaan aineistoa (liite 2 ja 4). Kun kokeellisesti hankittu tieto esitetään graafisesti, sitä on helppo tulkita, arvioida ja ymmärtää. Kun tietoa hankitaan oppimateriaalista, kirjastosta, tietopankista tai muusta kirjallisesta lähteestä, on hyödyllistä käyttää tiedon hankkimiseen, arviointiin ja käsittelyyn liittyviä työtapoja kuten käsitekarttatekniikkaa tai tiedon jäsentämismalleja (ks. Lavonen ja Sahlberg 1992). Lukion fysiikan ja kemian opetuksessa tiedon käsittelytaitojen kehittäminen saattaa painottua liiaksi tiedon soveltamiseen laskutehtävissä. Tätä voi ehkäistä lisäämällä uuden opetussuunnitelman painotuksen mukaisesti fysiikan ja kemian opetuksessa kokeellista työskentelyä, jolloin tiedon käsittelytaidot kehittyvät monipuolisesti. Vaikka edellä on korostettu ymmärtämistä, muistamista ei pidä väheksyä. Ajattelun kehittyminen ja tiedon käsitteleminen ei ole mahdollista ilman muistin ja erilaisten muistamistekniikoiden kehittämistä (liite ?).

Keskustelu oppimis- ja tietokäsityksestä fysiikassa ja kemiassa alkoi Suomessa 80-luvun alkupuolella, kun eri puolilla maailmaa alettiin julkaista raportteja testeistä, joissa oppilailta oli kysytty fysiikan ja kemian ilmiöiden selityksiä. Tutkimuksissa paljastui, että oppilailla oli runsaasti vääriä ennakkokäsityksiä yksinkertaistenkin ilmiöiden, kuten palaminen ja liike, selityksistä. Nämä tutkimukset johtivat keskusteluun oppimisesta fysiikassa ja kemiassa. Pian alettiin puhua konstruktivistisesta oppimisnäkemyksestä, jossa oppiminen nähdään aktiivisena tapahtumana, missä oppilas aikaisempien kokemustensa pohjalta itse havaintoja ja tietoja työstämällä muodostaa tietorakenteita. Taustana maailmanlaajuisille keskusteluille ja tutkimuksille olivat Piaget'n ja Ausubelin aloittamat tutkimustraditiot.

Oppimisesta ei ole olemassa yhtä yhtenäistä tai kaikkien hyväksymää teoriaa. Toki teorioissa on yhtenevyyksiä, mutta eri teorioissa näkökulma tai lähestymistapa poikkeavat toisistaan. Ongelmana teorioiden soveltamisessa kouluopetukseen on myös se, että oppimisen teoriat keskittyvät usein yksilön oppimiseen, mutta koulussa oppiminen tapahtuu ryhmissä, jolloin oppiminen on sosiaalinen tapahtuma. Kognitiivinen oppimisnäkemys korostaa oppilaan tiedollisen alueen kehittämistä, mutta fysiikan ja kemian opetuksen tehtäviin kuuluu myös käden taitojen, tunteiden ja elämysten monipuolinen kehittäminen.

1.3 Kansallinen kehittämiskeskustelu

Fysiikan ja kemian opetuksen kehittämistä on tarkasteltu mm. Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitean loppumietinnössä (anon. 1989), Valtioneuvoston Koulutuksen ja korkeakouluissa harjoitettavan tutkimuksen kehittämissuunnitelmassa vuosille 1991 - 1996 (anon. 1991), Opetusministeriön Tuntijakotyöryhmän muistiossa (anon. 1992a), Luonnontieteiden koulutuksen arviointityöryhmän muistiossa (anon. 1992b) ja opetushallituksen opetussuunnitelmien työversioissa (anon 1993a ja 1993b).

Kaikissa näissä asiakirjoissa on ehdotettu fysiikan ja kemian opetuksen kehittämistä kokeellisempaan suuntaan. Ei ole kuitenkaan selvää, mitä kokeellisuudella kulloinkin tarkoitetaan, mitä esimerkiksi komiteoiden ja työryhmien yksittäiset jäsenet sillä ymmärtävät. Kokeellisuus sellaisenaan, pelkkä havaintojen tekeminen, mittaaminen, demonstroiminen ja teollisuusvierailut eivät ole vielä kokeellisuutta, josta olisi olennaista hyötyä oppimiselle. Jotta kokeellisuudella saavutettaisiin opetuksessa paras mahdollinen tulos, sitä on sovellettava ottaen huomioon fysiikan ja kemian luonne sekä tieto- ja oppimisnäkemykseen liittyvä keskustelu. Koska kielessämme sanalla koe on useita merkityksiä, on hyvä muistaa, että tässä kantasanassa tarkoitetaan nimenomaan luonnontieteellistä koetta, eksperimenttiä, jossa käytännön työskentelyä edeltää huolellinen suunnittelu ja seuraa tulosten tulkinta ja teorian pohjalta tapahtuva analyysi.

Kun kokeellista työskentelyä lisätään, oppimiseen tarvitaan enemmän aikaa, mutta oppiminen on syvällisempää. Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitea on esittänyt, että kokeelliseen työskentelyyn saadaan aikaa, kun opetettavin asioiden määrää vähennetään. Periaatteena kaikessa koulun opiskelussa tulisi olla, että opiskellaan ne asiat hyvin, jotka on valittu opiskeltaviksi.

Kolmantena tyypillisenä piirteenä eri kehittämissuunnitelmissa on esitetty tiedon käsittelytaitojen kehittämiseen liittyviä toimenpiteitä. Esimerkiksi luokattomassa lukiossa oppilaita olisi ohjattava oman opiskelun suunnitteluun ja kannustettava sekä itsenäiseen että yhteistoiminnalliseen työskentelyyn. Molemmissa tarvitaan tukitoimia ja sopivia työtapoja. Itsenäinen opiskelu edellyttää monipuolisia oppimaan oppimisen valmiuksia. Tällaisia ovat esimerkiksi tiedon hankkimiseen, käsittelyyn ja arviointiin liittyvät taidot (liite 1 ja 3).

Opiskelu korkeakouluissa edellyttää edellä kuvattuja taitoja. Yleinen valtionhallinnossa tapahtuva resurssien leikkaaminen koskee myös korkeakoululaitosta. Supistukset tulevat näkymään mm. luento- ja ryhmäopetuksen vähentymisenä ja itsenäisen työskentelyn lisääntymisenä. Koulussa on annettava valmiudet oppia itsenäisesti tekemällä havaintoja luonnosta tai tutkimalla lähdemateriaaleja. Korkeakoulujen pääsykokeet kehittyvät todennäköisesti mittaamaan entistä enemmän tiedon käsittelyn valmiuksia. Esimerkkinä tästä on lääketieteellisen tiedekunnan pääsykokeessa oleva kirjallisen aineiston analysointiin liittyvä tehtävä.

Tuntijakotyöryhmän muistiossa koulun kehittämisen lähtökohtana on oppimistulosten laadullinen parantaminen. Tähän päästään edellä esitetyn oppimaan oppimisen taitojen kehittämisen lisäksi sallimalla oppilaan ja koulujen erilaisuus, korostamalla yksilön vahvoja puolia ja eheyttämällä opetusta. Koulujen on nyt mahdollista suunnitella paikallisista lähtökohdista käsin projekteja, oppiaineiden välistä yhteistyötä, soveltavia kursseja, yhteistyötä teollisuuden, tutkimuslaitosten ja muiden alueen oppilaitosten kanssa. Oppilas voi vapaammin sisällyttää opintoihinsa kokonaisuuksia muualtakin kuin omasta koulustaan. Kurssin tai jakson voi suorittaa esimerkiksi laatimalla tutkielman tai osallistumalla suoraan loppukokeeseen.

1.4 Fysiikan ja kemian opetuksen kansainvälinen tilanne

Suomen lisäksi monissa muissakin maissa on parhaillaan menossa vilkas luonnontieteiden opetuksen kehittäminen ja uudistaminen. Esimerkiksi Unesco on ollut huolestunut maailmanlaajuisesti luonnontieteellisen ja teknologisen sivistyksen laadusta ja sen edistämiseen tarvittavan koulutuksen laadusta. Unesco on käynnistänyt kansainvälisen opetuksen ja opetussuunnitelmien kehittämishankkeen Project 2000+: Scientific and Technological Literacy for All. Monissa muissakin yhteyksissä luonnontieteelliselle perussivistykselle käyttää termiä literacy. Meidän fysiikan ja kemian opetuksen kehittämisen kannalta ovat mielenkiintoisia ainakin muiden Pohjoismaiden, Englannin ja Yhdysvaltain vastaavat kehittelyt. Kuitenkin on huomattava, että mitään yhtenäistä maailmanlaajuista kehityssuuntaa ei ole olemassa ja että meidän tulee itse tehdä omat ratkaisumme.

Yhdysvallat

Vapaus on aina kuulunut tärkeänä osana amerikkalaiseen yhteiskuntaan ja myös sen koulujärjestelmään. Siksi siellä ei yhteisiä valtakunnallisia opetussuunnitelmia tai niiden perusteita ole olemassa. Nyt ollaan kuitenkin kehittämässä ensimäistä kertaa kaikkia osavaltioita koskevia opetuksen standardeja, joissa annetaan kehys opetuksen suunnittelua varten. Luonnontieteiden opetuksen kehittämisen taustalla on ollut useita mielenkiintoisia hankkeita, joista tunnetuin lienee AAAS:n (American Association for Advancement in Science) Science for All Americans. Se on harvoja suurelle yleisölle kirjoitettuja analyysejä siitä, mitä 2000-luvun luonnontieteelliseen yleissivistykseen kuuluu. Tämän lisäksi luonnontieteiden opetuksen uudistamisen taustalla vaikuttaa kansallisen luonnontieteiden opettajien neuvoston työ, joka on julkaistu kirjoina The Content Core.

Luonnontieteiden opetuksen kehittämisessä on Yhdysvalloissa pidetty tärkeinä seuraavia:

Erityisen tärkeänä amerikkalaiset pitävät sitä, että luonnontieteille voitaisiin luoda uusi, myönteisempi kuva oppilaiden ja vanhempien mieliin.

Yhdysvaltalaisessa Chemistry in Community-projektissa on luovuttu perinteisestä kemian tietorakenteeseen pohjautuvasta etenemistavasta ja kytketty opetus arkipäivään, yhteiskuntaan ja kemian teollisuuteen (Karjalainen 1992, 8). Tällä on haluttu korostaa kemian keskeistä asemaa modernissa yhteiskunnassa.

Englanti

Englannissa ja Walesissa on siirrytty uuteen opetussuunnitelmajärjestelmään vuodesta 1989 alkaen. Keskeisinä aineina opetuksen uudistamisessa ovat olleet äidinkieli, luonnontieteet ja matematiikka. Luonnontieteet ovat ensimmäistä kertaa Englannissa kaikille oppilaille pakollinen oppiaine ensimmäisestä kouluvuodesta alkaen.

Englannin luonnontieteiden opetussuunnitelma korostaa voimakkaasti opetuksen kokeellista lähestymistapaa ja oppilaiden omakohtaista tutkimista. Opetussuunnitelman sisällöt on jaettu kahteen osaan: luonnontieteellinen tutkimus ja luonnontieteiden perustiedot. Opettajille annetaan suositus näiden osien painottamisesta opetuksessa seuraavasti: ala-asteen aikana kokeellisen menetelmän oppimiseen suositellaan käytettäväksi noin puolet opetuksen kokonaisajasta, yläasteen aikana kokeellisten taitojen kehittämisen osuus on noin 30 - 35 %.

Opetuksen tavoitteissa painotetaan kokeellisuuden lisäksi käytännönläheisyyttä. Oppiaines on jaettu neljään kokonaisuuteen:

Englannin opetussuunnitelmauudistuksen kompastuskiveksi on muodostunut arviointi. Tällä hetkellä siellä kehitetään kuumeisesti luonnontieteisiin sopivia, myös kokeellisen toiminnan oppimiseen soveltuvia arviointimenetelmiä.

1.5 Suomalaisten menestyminen kansainvälisissä koulusaavutuskokeissa

Suomalaisten peruskoululaisten oppimistuloksia äidinkielessä, matematiikassa, englannin- ja ruotsinkielessä sekä luonnontieteissä on tutkittu 80-luvun aikana kasvatustieteen tutkimuslaitoksessa (Linnankylä ja Saari, 1993). Määrälliset oppimistulokset ovat lähes kaikilla tutkituilla alueilla parempia kuin rinnakkaiskoulujärjestelmän aikana tai peruskoulun alkutaipaleella. Sen sijaan tutkimusten perusteella oppilaiden soveltamistaitoja tulisi kehittää, jotta koulutuksella olisi vaikuttavuutta yhteiskuntaan ja työelämään. Huolestuttavaa tutkimusten perusteella on myös se, että suomalaisten lasten koulukielteisyys on yleisempää kuin muissa maissa. Samoin koululaisten itseluottamus kaipaisi tukemista.

Kansainvälinen luonnontieteiden koulusaavutustutkimus tehtiin Suomessa lukuvuonna 1983-84. Tutkimukseen osallistui yhteensä 8000 oppilasta kolmesta eri ikäluokasta. Oppilaiden tiedollinen saavutustaso määritettiin yhteensä 276 kansainvälisellä tehtävällä, jotka oli laadittu siten, että niiden ratkaisemiseen tarvittavat luonnontieteelliset periaatteet olisi opetettu mahdollisimman monessa osallistujamaassa (Laurén 1987).

Ala-asteen 10-vuotiaiden tehtävät oli valittu lähinnä biologian ja ympäristöopin alueelta. Tutkimuksen perusteella 10-vuotiaiden luonnontieteellinen yleistietämys oli kohonnut vertailumaita (Englanti) enemmän. 14-vuotiaat oppilaat olivat fysiikan ja biologian tehtävien perusteella keskiarvon tuntumassa.

Tutkimuksessa käytettiin kahdenlaisia abiturienttitehtäviä. Kaikki ne abiturientit, jotka viimeisenä kouluvuonaan opiskelivat edes yhtä luonnontieteellistä oppiainetta, osallistuivat 30 osion yleistestiin. Osiot jakaantuivat tasaisesti neljän oppiaineen kesken painottuen klassisen luonnontieteen piiriin. Lukuvuonna 83 - 84 opiskeli biologiaa 100%, maantiedettä 60 % sekä fysiikkaa ja kemiaa noin 30 % abiturienteista. Tutkimuksen mukaan yleissivistävän luonnontieteen tiedollinen taso jäi suomalaisilla abiturienteilla osallistujamaiden keskitason alapuolelle. Luonnontieteitä enemmän opiskelleiden suoritustaso oli tutkimuksen mukaan kansainvälisessä vertailussa kiistatta alhainen. Laurén on esittänyt kaksi syytä suomalaisten abiturienttien huonolle menestymiselle. Ensiksi Suomessa tuntimäärä luonnontieteissä on alhaisempi kuin muissa vertailumaissa, mutta toisaalta tuntimäärällä ei ole välttämättä lineaarista riippuvuutta oppimistulosten kanssa. Toiseksi Laurén ehdottaa pohdittavaksi tarkemmin miten ja miksi luonnontieteitä lukiossa opetetaan. Laurén toteaa, että Suomessa kokeellisen työskentelyn määrä lukiossa on verraten alhainen, jolloin luonnontieteellistä ajattelutapaa on vaikeaa omaksua. Tässä kiinnittyy huomio siihen, että lukioissa fysiikan ja kemian opetuksen tueksi tarkoitetut työkurssit ovat jääneet harvinaisiksi. Muilta osin on syytä huomata, että vertailu ei kerro koulun viimeaikaisesta kehityksestä, koska se on lähes 10 vuotta vanha.

1.6 Fysiikka ja kemia oppilaiden kokemana

Oppilaan asennoitumiseen fysiikkaa ja kemiaa kohtaan vaikuttaa koulun ulkopuolinen maailma monin eri tavoin. Fysiikka ja kemia on koettu perinteisesti joukoksi kaavoja, kemiallisia merkkejä, joista ei ole mitään apua tai hyötyä tavalliselle ihmiselle. Asenteet oppiaineita kohtaan eivät muutu hetkessä, eikä oppiaineen tuntimäärän kasvattaminen johda välttämättä hyvään tulokseen. Motivoiminen ja asenteisiin vaikuttaminen on osa opettajan ammattitaitoa.

Erätuuli (1988) on selvittänyt keväällä 1986 suomalaisten oppilaiden käsityksiä oppiaineiden turhuudesta, mieluisuudesta ja vaikeudesta. Tutkimuksessa kerättiin tietoja noin 1000 yläasteen oppilaalta. Selvästi muita tärkeimpiä oppiaineita olivat oppilaiden mielestä matematiikka ja englannin kieli. Turhimmiksi oppiaineiksi koettiin uskonto ja musiikki sekä hyvin lähellä näitä fysiikka ja kemia. Mieluisimmaksi oppiaineeksi koettiin liikunta ja tylsimmiksi uskonto, ruotsi, historia sekä fysiikka ja kemia. Fysiikka ja kemia sekä matematiikka koettiin koulun vaikeimmiksi oppiaineiksi. Kemian asema mieluisana, tärkeänä ja vaikeana oppiaineena on hieman parempi kuin fysiikan. Molemmilla aineilla on pieni ja luokka-asteen mukaan kasvava kannattajakunta, joka kokee aineet tärkeiksi ja mieluisiksi, mutta tämäkin joukko pitää niitä vaikeina. Pojat pitävät fysiikasta ja kemiasta selvästi tyttöjä enemmän. Sama pätee tärkeysarvion suhteen.

Lukiolaisten mielestä kemia on helppo ja esimerkiksi yhteiskunnan kannalta hyödyllinen, mutta ikävä oppiaine (Malinen, 1991). Kemian oppitunneille haluttaisiin enemmän käytännön sovelluksia, enemmän laboratoriotyöskentelyä ja lisää havainnollisuutta, jotta teoriaopinnot eivät jäisi irrallisiksi. Lukion kemian vaikeina aiheina pidetään kaasu- ja liuoslaskuja sekä reaktioyhtälöiden muodostamista. Malisen mukaan sekä peruskoulun että lukion kemian opintoja leimaa käsitteiden käyttö ilman, että niillä on konkreettista yhteyttä ympäristöön.

Opetushallituksen tekemän selvityksen perusteella keväällä 1993 näyttää siltä, että oppilaiden asennoituminen fysiikkaa ja kemiaa kohtaan ei ole muuttunut suotuisammaksi.

Oppiaine koetaan vaikeaksi, jos oppilaan kykyjen ja oppiaineen asettamien vaatimusten välillä on ero. Tätä eroa voidaan pienentää Erätuulen mukaan opetussuunnitelmaa kehittämällä ja opettajien täydennyskoulutuksella. Oppiaineen herättämät mieluisuusreaktiot heijastavat Sysiharjun (1970, 15) mukaan ainakin seuraavia seikkoja:

Oppilaan kokema oppiaineen tärkeys heijastaa yhteiskunnan yleistä asennetta kyseistä tieteenalaa kohtaan.

Ei ole yhdentekevää, miten oppilaat suhtautuvat fysiikkaa ja kemiaa kohtaan. Oppiaineiden herättämät tunnereaktiot ilmaisevat paitsi oppilaan koulussa saamia omia kokemuksia, myös yhteiskunnan yleistä asennoitumista eri tieteenaloja kohtaan. Yhteiskunnan asennoituminen heijastuu mm. oppiaineelle annettaviin ajallisiin ja aineellisiin resursseihin.

Tämänhetkisessä peruskoulun opetussuunnitelmassa fysiikan ja kemian opetuksen tavoitteena on mm. mielenkiinnon ja harrastuksen herättäminen luonnonilmiöihin. Tässä suhteessa peruskoulu ei ole onnistunut toivotulla tavalla. Ilmiö on tuttu myös muissa maissa. Koulun opetussuunnitelmaa laadittaessa kannattaisi pohtia, kuinka fysiikasta ja kemiasta saataisiin mieluisampi ja vähemmän vaikea oppiaine. Nyt tehtävät keskeiset opetussuunnitelmapäätökset ohjaavat näillä näkymin opetusta pitkälle 2000-luvulle, vaikka koulun opetussuunnitelmia pyrittäisiinkin kehittämään ja muokkaamaan jatkuvasti.

2 Opetussuunnitelman keskeisiä käsitteitä

Opetushallitus on laatinut opetussuunnitelman perusteet, joihin nojautuen kunta laatii kunnan koulutussuunnitelman ja koulu oman opetussuunnitelmansa. Jos kunnassa on useampia yläasteita tai lukioita, koulut voivat erilaistua ja profiloitua. Esimerkiksi Oulun kaupungissa jokaisella lukiolla on oma profiilinsa. Oppilaat voivat pyrkiä liikuntapainotteiseen, kuvataidepainotteiseen, musiikkilukioon tai luonnontiedepainotteiseen lukioon omien taipumustensa mukaisesti.

Opetussuunnitelman perusteissa määrätään opetuksen valtakunnalliset tavoitteet ja sisällöt sekä asetusta täydentävät oppilasarvostelun yleiset perusteet. Valtakunnallinen opetussuunnitelma on "kehys", varsinainen opetussuunnitelma tehdään siellä, missä opetetaan ja arvioidaan opetusta. Opetushallituksen Spektri-tiedotteessa (1992, 1) on kuvattu kaaviolla opetussuunnitelman jatkuvaa kehittämistä suunnittelua sekä näiden suhdetta arviointiin.

Opetussuunnitelmasta, opetussuunnitelmatyypeistä, niiden laadinnasta ja arvioinnista on olemassa runsaasti kirjallisuutta, joten tässä esitellään vain joitakin peruskäsitteitä. Laajempi yleisesitys em. käsitteistä on esimerkiksi kirjassa Opetussuunnitelmat koulutyössä (Malinen 1992).

Opetussuunnitelmasta on lukuisia tulkintoja ja sen tyhjentävä määrittely on ongelmallista. Hirsijärvi (1982) on määritellyt opetussuunnitelman etukäteissuunnitelmaksi kaikista niistä toimista, joilla pyritään koululle asetettuihin kasvatustavoitteisiin. Opetussuunnitelmatyypit jaetaan karkeasti Lehrplan-tyyppiseen eli oppiainejakoiseen opetussuunnitelmaan ja curriculum-tyyppiseen opetussuunnitelmaan. Englanninkielinen termi curriculum tarkoitti aluksi lapsen oppimiskokemusten suunnittelua. Koulun opetussuunnitelma ohjaa opettajia järjestämään tarkoituksenmukaisia oppimistilanteita. Curriculum-ajattelun mukaan opetussuunnitelma onkin opettajan laatima. Saksankielinen Lehrplan-käsite puolestaan tarkoittaa opetussuunnitelman laadintaa oppiaineiden ja oppiaineksen esittämisen pohjalta.

Yhteiskunta eli viimekädessä eduskunta ja maan hallitus ilmaisee koulutusta koskevan tahtonsa lainsäädännössä sekä sen perusteluissa ja poliittisissa kannanotoissa. Atjonen (1993, 15) antaa tämän roolin opetussuunnitelmalle. Hän toteaa, että siinä kuvataan koulutuksen tavoitteet ja sisällöt sekä opetusjärjestelyjen ja arvioinnin perusteet. Opetussuunnitelma syntyy usean hallintoelimen tulkintana: valtioneuvosto antaa tuntijaon ja opetushallitus opetussuunnitelman perusteet. Kunta ja koulut työstävät yhteisvoimin koulutuslautakunnan ja opetussuunnitelmatoimikunnan sekä mahdollisesti opetussuunnitelmatyöryhmien kanssa kunnan ja/tai koulun opetussuunnitelman.

Opetussuunnitelman determinantteihin eli sitä määrääviin tekijöihin luetaan tavallisesti yhteiskunta, opettajan ammattitaito, oppilas ja tiedonalueet. Opetussuunnitelma saa erilaisia muotoja ja sisältöjä sen mukaan, miten näitä tekijöitä painotetaan suunnitelmaa laadittaessa.

Opetussuunnitelman perusteissa määritellään opetuksen tavoitteet ja keskeiset sisällöt. Kun oppilas siirtyy tasolta toiselle, esimerkiksi yläasteelta lukioon, pohditaan sitä, mitä oppilas tietää edellisen tason perusteella. Varsin usein todetaan, että oppilas ei tiedä fysiikasta ja kemiasta juuri mitään, ja opetus aloitetaan ikäänkuin alusta. Niukkojen aikaresurssien kannalta tämä ei ole järkevää. Yhtenä keskeisenä tehtävänä koulun opetussuunnitelmaa laadittaessa on sellaisen tavoite- ja sisältöjärjestelmän luominen, joka tekisi fysiikan ja kemian opiskelusta asteelta toiselle systemaattisesti kehittyvän kokonaisuuden. Tämä ei ole mahdollista pelkästään sisältöjä ja tiedollisia tavoitteita tarkastelemalla. Näiden rinnalla tulee tarkastella myös opetuksessa käytettävää lähestymistapaa. Koulun opetussuunnitelmassa on tarkasteltava myös sitä, missä vaiheessa opitaan tekemään havaintoja, mittaamaan, suunnittelemaan koejärjestelyjä, keskustelemaan havainnoista, tulkitsemaan havaintoja ja mallintamaan niitä sekä kvalitatiivisesti että kvantitatiivisesti, esittämään hypoteeseja, muodostamaan mallien mukaisia ennusteita ja testaamaan niitä, tarkentamaan malleja ja luopumaan niistä ristiriitaisten havaintojen perusteella, jne.

3 Luonnontieteet ja luonnontieteiden opetus

Luonnontieteiden kohteena on luonto, sen rakenteet ja ilmiöt. Kaikille luonnontieteille on yhteistä kokeellinen tiedonhankintamenetelmä, jolla luonnosta saadaan tietoa. Luonnontieteet tarjoavat oppilaalle mahdollisuuden jäsentää luonnonlakeihin perustuvaa maailmankuvaa. Ne ohjaavat oppilaita luonnontieteille ominaiseen ajattelutapaan ja tiedon soveltamiseen jokapäiväisessä elämässä. Luonnontieteet ohjaavat oppilasta jäsentämään luonnonilmiöitä ja ymmärtämään luontoa eri tasoisiin järjestelmiin pohjautuvana kokonaisuutena. Luonnontieteiden opetuksen tehtävänä on

Esimerkiksi Wellington (1989, 7 - 18), Adey (1993), Erätuuli ja Meisalo (1991, 1 - 4) esittävät kritiikkiä sisältöpainotteista luonnontieteiden opetusta ja opetuksen suunnittelua kohtaan ja esittävät, että luonnontieteiden opetusta tulisi kehittää prosessipainotteiseen ja oppilaan luonnon tutkimisen taitoja kehittävään suuntaan. Perusteluina prosessipainotteiselle luonnontieteiden opetukselle voidaan esittää:

1. Sisällöistä käsin suunniteltu opetussuunnitelma on oppilaan kannalta epäonnistunut
2. Jotta luonnontieteitä voitaisiin opettaa kaikille, opetussuunnitelman lähtökohdaksi tulisi ottaa prosessipainotteisuus.
3. Tiedon määrän räjähdysmäinen kasvu on tehnyt yksittäisten tietojen opettamisen kyseenalaiseksi. Yhteiskunnassa tarvitaan lähinnä tiedon hankinnan ja hallinnan taitoja.
4. Luonnontieteellinen tieto opetetaan liian nopeasti ja pinnallisesti oppitunnilla.
5. Luonnon tutkimisen taidot ovat huomattavasti tarkoituksenmukaisempia oppilaille esimerkiksi jatko-opinnoissa kuin yksittäiset tiedot.
6. Luonnontieteellisellä tutkimusprosessilla on suuri merkitys oppilaan persoonallisuuden monipuoliselle kehittämiselle. Erityisesti silloin, kun opetuksessa käytetään hyväksi kokeellista lähestymistapaa ja erilaisia projekteja (vertaa 1.1).

Oppiminen ymmärretään luonnontieteissä prosessiksi, jossa edetään ilmiöistä ja havainnoista kohti teoriaa ja selitystä. Oppimista voidaan havainnollistaa kaaviolla, jossa on sama luonnollinen etenemissuunta kuin luonnontieteellisessä käsitteenmuodostuksessa: ilmiöistä kohti teoriaa. Yleisestä suunnasta huolimatta oppiminen ei ole lineaarinen prosessi, vaan se on monikertainen spiraalinen prosessi. Lakeja, periaatteita ja teorioita tarkennettaessa joudutaan aina välillä palaamaan ilmiöiden tasolle (Niiniluoto 1983, Kurki-Suonio K. &R. 1987)
 

1 Ilmiöt
Oppiminen ja luonnon ymmärtäminen pohjautuu havaintoon ja kohteesta saatavaan kvalitatiiviseen tietoon. Ilmiötä ja kohteen olioita luonnehditaan, tunnistetaan, vertaillaan ja luokitellaan. Usein ilmiötä tai oliota on pelkistettävä, jotta sitä voitaisiin helpommin hahmottaa ja tutkia laboratorio-olosuhteissa. 

2 Lait ja periaatteet
Ilmiön tarkastelun jälkeen otetaan käyttöön ilmiötä kuvaavat käsitteet, periaatteet ja lait. Etenkin fysiikassa tälle tasolle kuuluu mittaaminen ja mittaustietojen kvantitatiivinen esittäminen. Tavoitteena on määrittää ilmiötä esittäviä kokeellisia lakeja, joita voidaan käyttää ilmiön malleina. Mallien avulla voidaan tehdä ennusteita ja testata niitä kokeellisesti, jolloin saadaan selville lakien pätevyysalue.

3 Teoria
Luonnontieteellinen teoria on luonteeltaan laaja yhtenäinen ja sisäisesti ristiriidaton matemaattinen malli, joka on kokeellisesti osoitettu yhtäpitäväksi luonnossa tapahtuvien ilmiöiden kanssa. Teoria on väline ilmiöiden syvälliseen ymmärtämiseen ja selittämiseen. Teorian määrittelevät systeemin yleinen perusmalli ja peruslait, jotka ovat mallin käyttäytymissäännöt. Teorian avulla voidaan tehdä systeemejä koskevia uusia ennusteita.

Ala-asteella toimitaan ilmiöiden tasolla ja hahmotetaan joitakin ilmiön käyttäytymistä selittävää malleja ja periaatteita. Yläasteella tehdään yksinkertaisia mittauksia ja esitetään mittaustuloksia siten, että niiden avulla voidaan ottaa käyttöön uusia käsitteitä ja lakeja. Lukion fysiikassa tutustutaan joidenkin teorioiden, kuten klassinen mekaniikka ja sähködynamiikka, perusperiaatteisiin. Lukion kemiassa pyritään luomaan kuva mm. orgaanisten yhdisteiden systematiikasta ja nimeämisen periaatteista.

Kokeellisuus fysiikan ja kemian oppimisessa

Perinteisesti fysiikan ja kemian kouluopetus painottuu luonnon perusrakenteiden ja luonnon toimintaa selittävien periaatteiden ymmärtämiseen ja muistamiseen. Kun tiettyä fysiikan tai kemian periaatetta opetetaan, asian tueksi tehdään usein ajan puutteessa vain yksi demonstraatio tai oppilastyö, jos sitäkään. Ongelmallista kokeellisuudessa on se, että fysiikan ja kemian lait ja teoriat ovat kehittyneet ja tarkentuneet pitkän ajan kuluessa. Vaikkakaan peruskoulussa ei voida varsinaisesti opettaa luonnontieteellistä teoriaa, tulee omaksuttujen tietojen kytkeytyä laajahkoiksi yhtenäisiksi tietorakenteiksi, jotka eivät ole ristiriidassa teorian kanssa.

Oppiminen on sitä helpompaa ja syvempää, mitä enemmän tietoa oppilailla on tarkasteltavista ilmiöistä ja luonnontieteiden menetelmästä. Oppilaille on osoitettava heidän omien selitystensä ja käsityksiensä ristiriitaisuudet ja riittämättömyys sekä fysiikan ja kemian periaatteiden ja käsitteiden sopivuus ja ylivoimaisuus monenlaisissa ilmiöissä. Yksinkertaisena esimerkkinä voidaan mainita, että jos palamisen yhteydessä poltetaan vain puuta, oppilaille jää käsitys, että ainetta häviää palamisessa. Puun palamisen lisäksi tulisi tarkastella myös metallien palamista, vedyn palamista jne. Oppilaille tulisi antaa runsaasti tilaisuuksia omien käsitystensä esittämiseen.

Kemiassa kokeellisuuden toivotaan tukevan tiedon rakentamista järjestelmäksi, jossa aineen ominaisuuksia ja reaktioita selitetään atomin rakenteesta lähtien . Tästä kemian rakenteeseen pohjautuvasta kemian opetuksesta on pyritty eroon mm. Chemistry in Community -projektissa (Karjalainen 1992, 7). Lähtökohtana tässä amerikkalaisessa kokeilussa on ollut opettaa kemiaa keskiasteella lähtemällä liikkeelle arkipäivään, kemian teollisuuteen ja käytäntöön liittyvistä lähtökohdista. Tähän on sidottu mukaan kemian perustiedot ja kokeellinen työskentely. Suomessa "kemia yhteiskunnassa" aineistoa ovat ansiokkaasti tuottaneet MAOL ry:n kemian jaos, Kemianteollisuus ry ja TaT (esim. Aroluoma ym. 1993, Aksela ym. 1993). Vastaavasti fysiikassa voitaisiin lähestyä periaatteita ja lakeja lähtemällä liikkeelle arkipäivän tilanteista tai analysoimalla vaikkapa laitteiden toimintaa. Opiskeltiinpa luonnontieteitä perinteisen lähestymistavan mukaisesti tai lähtemällä liikkeelle arkipäivän tilanteista lähtökohtana oppimisessa ovat aina luonnon rakenteet ja ilmiöt sekä niistä tehtävät monipuoliset havainnot. Vain havaintojen kautta on mahdollista ymmärtää ja jäsentää luonnon rakenteita ja ilmiöitä. Toisaalta havainnosta lähteminen johtaa helposti siihen, että omaksutut tiedot jäävät irralliseksi sirpaletiedoksi. Tästä syystä luonnontieteille tyypillinen työskentelytapa perustuu induktion ja deduktion vuorotteluun.

Opetussuunnitelman perusteissa määritellään opetuksen kokeellisuus toiminnaksi, jossa nojaudutaan empiriaan hankittaessa tietoa luonnosta. Kun oppitunneilla otetaan käyttöön käsitteitä, suureita, periaatteita, lakeja ja teoreettisia malleja, lähtökohtana on havainto, mittaus, koe tai tutkimus. Kokeellisuus voi olla oppilaiden kehitystasosta, aihepiiristä, opetuksen vaiheesta ja välineistä riippuen oppilaiden omakohtaista työskentelyä, opettajan esittämiä demonstraatioita, vierailujen, videoiden tai vain kerronnan kautta tapahtuvaa toimintaa.

Kokeellisessa työskentelyssä opitaan mm.

Kokeellisuuden on havaittu kehittävän ja harjaannuttavan mm. seuraavia oppilaan persoonallisuuden osa-alueita (liite 3):

OPETUSSUUNNITELMA

Opetussuunnitelma ja sen tavoitteet

Kunnan ja koulun opetussuunnitelman laadinta on haluttu antaa opettajien tehtäväksi. Tällä uudistuksella pyritään tekemään opettajan työstä kokonaisuus, johon sisältyy työn laaja-alainen suunnittelu ja arviointi. Opetussuunnitelmaa ei tässä lähestymistavassa nähdä valmiina tuotoksena, vaan prosessina, jonka myötä opettaja kehittyy ja alkaa suunnitella ja arvioida omaa työtään.

Opetussuunnitelmatyön myötä kouluilla on mahdollisuus profiloitua ja päätyä hyvinkin erilaisiin käytännön toteutuksiin. Opetussuunnitelmauudistuksen keskeinen teema on valinnaisuus oppilaan, koulun ja kunnan näkökulmasta. Tuntijako ei ole enää tarkka vuosiluokkiin sidottu malli. Hyvinkin erilaiset koulu- ja kuntakohtaiset ratkaisut ovat nyt mahdollisia. Opetushallitus antaa opetuksen tavoitteet ja lyhyet sisältömäärittelyt, joiden osoittamassa suunnassa paikallista opetussuunnitelmaa kehitetään.

www-materiaalin tässä osassa esitellään opetussuunnitelmien perusteita ja kuvataan esimerkkikouluksi valitussa Helsingin II normaalikoulussa opetussuunnitelmatyötä. Kyseessä on nimenomaan yksi esimerkki koulun opetussuunnitelman kehittämisprosessista. Tuloksena olevaa opetussuunnitelmaa ei missään tapauksessa tule pitää valintoja rajoittavana mallina, vaan yhtenä mahdollisena ja esitetyssä muodossa keskeneräisenä esimerkkinä. Muihin tästä poikkeaviin esimerkkeihin voidaan tutustua esimerkiksi MAOL:n opetussuunnitelmaoppaiden tai muiden jäljempänä annettujen viittausten perusteella.

Esimerkkikoulun opetussuunnitelman kehittäminen aloitettiin koulun suunnittelupäivänä 17.8.1992, jolloin rehtori esitteli akvaariokokeilua ja siihen liittyvää materiaalia. Koko opetussuunnitelman kehittämisprosessin ajan II normaalikoulu on toiminut koulukokonaisuutena, johon kuuluvat ala-aste, yläaste ja lukio. Koko opetussuunnitelmaprosessin ajan koulun rehtoreiden (ala-aste, yläaste, lukio) rooli on ollut merkittävä. He ovat koordinoineet työtä, suunnitelleet opetussuunnitelmapäivien ohjelmia, perustaneet työryhmiä, keränneet palautetta vanhempainilloista, aikatauluttaneet suunnittelua ja kannustaneet opettajia opetussuunnitelmatyössä. Opetussuunnitelmatyön organisaatiota sekä yhteistyötä opettajankoulutusyksikön piirissä havainnollistetaan kuviossa 4.

Kuvio 4. Opetussuunnitelmatyön organisointi esimerkkikoulussa.

Opetussuunnitelmatyötä johtaa viisitoistajäseninen opetussuunnitelmatyöryhmä, jossa on jäseninä rehtorit, eri kouluasteilta opettajia ja asiantuntijoita. Noin kymmenjäseninen suunnittelutyöryhmä on kokoontunut ennen ja jälkeen suurempia, koko opettajakuntaa koskevia tilaisuuksia. Varsinaista opetussuunnitelma- ja koulun kehittämistyötä on tehty lukuisissa eri kokoisissa ja koosteisissa ryhmissä. Koulun tilaa on arvioitu ja toiminta-ajatusta muotoiltu koko opettajakunnan kanssa yhteisesti. Oppiaineiden ja kouluasteiden väliseen yhteissuunnitteluun on koottu tarkoituksenmukainen ryhmä. Tällaisia ryhmiä on kokoontunut mm. kielissä ja luonnontieteissä.

Esimerkkikoulun opetussuunnitelman laadintaprosessia kuvaavaan kaavioon ? on merkitty tärkeimmät kokoukset ja työn kulloinenkin vaihe. Kuviosta havaitaan, että opetussuunnitelman viimeistely on kesken. Toisaalta tässä www-materiaalissa ei ole tarkoituskaan esitellä valmista opetussuunnitelmaa, vaan antaa tarvittavia pohjatietoja ja esittää ideoita koulun opetussuunnitelman ja ainekohtaisen opetussuunnitelman niveltämiseksi, oppiaineiden ja asteiden välisen yhteistyön kehittämiseksi ja ainekohtaisen opetussuunnitelman laatimiseksi.

Kuvio 5 Opetussuunnitelman laatimisen tilanne vuoden 1993 lopulla.

1 Tuntijako ja sen tulkinta

Uusi tuntijako annettiin 1 päivänä lokakuuta 1993. Se tulee nähdä kokonaisuutena ja arvioida sitä ensisijaisesti valinnaisuuden näkökulmasta. (anon. 1992 b). Valinnaisuuden lisäksi toinen oleellinen uudistus on nykyisestä luokkakohtaisesta tuntijaosta luopuminen. Tuntijakoesityksen mukaista on se, että oppilas voi ottaa yläasteella valinnaisaineita ja lukiossa valinnaisia kursseja myös muista kouluista tai oppilaitoksista. Tuntijako sallii koulujen ja oppilaiden erilaisuuden sekä vahvojen puolien korostamisen, mahdollistaa opetuksen eheyttämisen, soveltavat kurssit, projektiopinnot, kokonaisuuksien ja teemojen opettamisen eri aineiden yhteistyönä, mahdollisuuden opiskella itsenäisesti jne. (liite 1). Kouluilla on valtakunnallisen tuntijaon puitteissa mahdollisuus erilaisiin eheyttämis- ja painotuskokeiluihin ilman poikkeusjärjestelyjä ja kankeaa viranomaiskäsittelyä. Koulu voi siis itse päättää perustaa esimerkiksi luonnontiedepainotteisen yläasteen tai lukion eikä tarvitse siihen opetushallituksen tai muunkaan viranomaisen lupaa.

Valtakunnallisista tuntijakokokeiluista saatu palaute osoittaa, että valinnaisuuden lisääminen lisää oppilaiden motivaatiota ja vastuuntuntoa omista opinnoista. Valinnaisuus ei kokemusten mukaan sovellu sellaisille oppilaille, jotka eivät ole valmiita ottamaan vastuuta omasta tulevaisuudesta (Blom, Lipsanen 1993). Vastuun ottamiseen kasvetaan vähitellen ja siihen tulisi johdattaa sopivasti tukien ja pienistä tehtävistä alkaen jo ala-asteelta lähtien koko koulun ajan.

1.1 Ala-asteen tuntijako

Ala-asteella opetetaan Biologiaa, maantietoa, ympäristöoppia ja kansalaistaitoa vähintään 15 tuntia. Fysiikan ja kemian aines opetetaan ympäristöopin yhteydessä. Kunta ja koulu voivat itse päättää oppituntien sijoittamisesta eri luokka-asteille.

1.2 Yläasteen tuntijako

Fysiikan ja kemian tuntimäärässä ei tapahtunut määrällisiä muutoksia, vaan sitä opetetaan edelleen yläasteella vähintään 6 vuosiviikkotuntia ja kurssimuotoisessa yläasteessa vähintään 6 kurssia. Koulu voi päättää sen mitä ja kuinka paljon fysiikkaa ja kemiaa kullakin luokka-asteella opetetaan. Koulu voi halutessaan tarjota fysiikasta ja kemiasta lisätunteja. Kaikkiaan oppitunteja yläasteen aikana oppilaalla voi olla keskimäärin 30 vuosiviikkotuntia (kurssia) kuitenkin yläasteen aikana yhteensä 90 vuosiviikkotuntia. Fysiikan ja kemian kehittyminen oppiaineina riippuu paljolti kouluista itsestään.

Tuntijaon pohjalta koulu voi rakentaa omaleimaisen luonnontieteiden kokonaisuuden. Koulu voi suunnitella halutunlaisen vuosiluokkajaon, kurssituksen ja oppiaineiden välisen yhteistyön. Harkinnan arvoisia ovat esimerkiksi seuraavat ratkaisut:

Yläasteella valinnaisten aineiden määrä on lisääntynyt 12:sta 20:een. Esimerkiksi tietotekniikan tarjoaminen oppilaille valinnaisaineena ei ole enää itsestäänselvyys. Matematiikan ja luonnontieteiden opettajat joutuvat perustelemaan ja huolehtimaan siitä, että tietotekniikka on koulun tuntijaosta päätettäessä koulun valinnaisaineiden joukossa (liite 1). Vahvat perusteet ovat tietenkin olemassa, mutta niitä on osattava käyttää hyväksi myös paikallisella tasolla.

Jos fysiikkaa ja kemiaa halutaan tarjota pakollisena oppilaille yli kuusi vuosiviikkotuntia (kurssia), joudutaan se tarkoin perustelemaan. Tällöin joudutaan kilpailemaan paitsi muiden pakollisten oppiaineiden kanssa myös valinnaisaineiden kanssa. Mahdollisia lisätunteja voisivat olla esimerkiksi biologian kanssa yhdessä tarjottava ympäristötiedon tunti tai käsityön kanssa yhdessä tarjottava elektroniikan ja teknologian kurssi. Olennaista uudessa opetussuunnitelmassa on kuitenkin se, että valinnaisuus lisääntyy oppilaiden kannalta.

1.3 Lukion tuntijako

Lukion opinnot jaetaan valtioneuvoston päätöksen mukaan kolmeen osaan: pakollisiin, syventäviin ja soveltaviin kursseihin. Syventävät kurssit ovat pääasiassa pakollisiin kursseihin välittömästi liittyviä jatkokursseja, joita koulun tulee tarjota oppilaille valittavaksi. Soveltavat kurssit ovat eheyttäviä kursseja, jotka sisältävät aineksia eri oppiaineista, menetelmäkursseja, muita koulukohtaisia kursseja tai muissa oppilaitoksissa opiskeltavia kursseja. Soveltavien kurssien sisällyttämisestä opetussuunnitelmaan päättää koulun ylläpitäjä. Soveltavat kurssit ovat oppilaalle valinnaisia.

Lukiossa fysiikkaa on tarjottava yksi yhteinen ja ainakin seitsemän syventävää kurssia. Kemiaa on tarjottava yksi yhteinen ja ainakin kolme syventävää kurssia. Näiden lisäksi kukin lukio voi tarjota oppilaille fysiikasta ja kemiasta lisää syventäviä, valinnaisia tai soveltavia kursseja. Valinnaiset ja soveltavat kurssit voivat liittyä koulun profiiliin tai ne voivat olla esimerkiksi jonkin alan soveltavia kursseja tai luonnontieteiden työkursseja. Yhteisiä kursseja oppilaalla on lukiossa yhteensä 45 - 49 riippuen matematiikan valinnasta. Tämän lisäksi oppilaan on valittava ainakin 10 syventävää kurssia. Yhteensä yhteisiä, syventäviä ja valinnaisia kursseja oppilaan on valittava ainakin 75.

Fysiikan yhteinen kurssi on nimeltään Fysiikka luonnontieteenä. Syventävät kurssit käsittelevät Fysiikkaa yhteiskunnassa, Mekaniikkaa, Lämpöä ja energiaa, Aaltoliikettä, Sähköä, Sähkömagnetismia ja Modernia fysiikkaa. Ensimmäinen syventävä kurssi voisi olla esimerkiksi Fysiikka yhteiskunnassa ja se voisi olla luonteeltaan sellainen, että se sopii kaikille lukiolaisille. Vanhassa opetussuunnitelmassa laaja fysiikka oli kahdeksan kurssin kokonaisuus, kun taas uudessa opetussuunnitelmassa oppilas voi valita itselleen tarkoituksenmukaisen määrän sopivia kursseja. Fysiikan opintokokonaisuuteen oppilas voi sisällyttää haluamansa määrän koulun tai muun oppilaitoksen tarjoamia syventäviä, valinnaisia ja soveltavia kursseja. Ylärajaa kurssien määrälle ei ole tuntijakopäätöksessä asetettu. Käytännössä yläraja tulee tietenkin vastaan.

Kemian yhteinen kurssi on Kemia - kokeellinen luonnontiede. Syventävät kurssit käsittelevät Kemian elementtejä, Elämän kemiaa ja Tutkimusta, teknologiaa ja ympäristöä. Myös kemian opintokokonaisuuteen oppilas voi sisällyttää haluamansa määrän koulun tai muun oppilaitoksen tarjoamia syventäviä, valinnaisia ja soveltavia kursseja. Ylärajaa näidenkään kurssien määrälle ei tuntijakopäätöksessä ole asetettu.

Sopivia fysiikan ja kemian syventäviä, valinnaisia tai soveltavia kursseja voisivat olla esimerkiksi Fysiikan kokonaiskuva , Kemian kokonaiskuva, Elektroniikan ja tietotekniikan kurssi, Fysiikan työkurssi, Kemian työkurssi, Mekaniikan jatkokurssi ja Ympäristötieteen kurssi, Tähtitieteen kurssi, Teollisen muotoilun ja teknisen piirustuksen kurssi, Biokemian kurssi (katso Blom ja Lehkonen 1993). Fysiikan ja kemian kokonaiskuva-kurssit voisivat olla luonteeltaan kyseisten oppiaineiden kokonaiskuvaa hahmottavia ja ylioppilaskokeisiin valmentavia kursseja. Soveltavia kursseja suunniteltaessa voi olla hyödyllistä luopua perinteisestä kurssin käsitteestä. Kurssin voi suorittaa myös ilman opettajaa itsenäisesti tai pienessä ryhmässä yhteistoiminnallisesti. Kurssiin voi kuulua työskentely esimerkiksi teollisuudessa tai tutkimuslaboratoriossa. Muita syventäviä ja soveltavia kursseja on lueteltu mm. MAOL:n julkaisemassa materiaalissa.

2 Koulun opetussuunnitelman laadinta

Koulun tai kunnan opetussuunnitelma laaditaan paikallisten olosuhteiden, tuntijaon ja opetussuunnitelman perusteiden pohjalta. Opetussuunnitelmatyö alkaa usein arvokeskustelulla. Arvokeskusteluun kuuluu koulun kasvatus- ja opetustyön päämäärien pohtiminen, koulun itsearviointi ja tuloksellisuuden arviointi sekä koulun profiloitumiskeskustelu. Käytännössä arvokeskustelu on ollut koulun yleistavoitteiden pohtimista, koulun vahvuuksien kartoittamista, toiminta-ajatuksen muotoilua, koulun toiminnan kannalta tärkeistä asioista puhumista. Tässä yhteydessä fysiikan ja kemian opettajan pitäisi alkaa miettiä seuraavia kysymyksiä:

Oppiainekohtaisen opetussuunnitelman laadinnassa voidaan noudattaa seuraavia näkemyksiä:

Vanhassa opetussuunnitelmassa lueteltiin tarkkaan keskeiset sisällöt, jotka oppilaille tulisi opettaa. Käytäntö on osoittanut, että koulussa ei ole mahdollista opettaa kaikkea fysiikasta ja kemiasta. Luonnontieteellisen ajattelutavan ja merkityksellisten tietokokonaisuuksien oppiminen vaatii aikaa ja omakohtaista luonnon tutkimista. Koulun opetussuunnitelmaa laadittaessa joudutaan kysymään, mitkä ovat keskeisiä sisältöjä fysiikassa ja kemiassa. Opetussuunnitelmatyössä kannattaa pohtia, ovatko luettelossa esitetyt ajatukset keskeisiä sisältöjä:

Opetussuunnitelman laadintaan liittyy joukko edunvalvontaan liittyviä asioita. Jo opetussuunnitelman laadinnan alkuvaiheessa, koulun tuntijaosta päätettäessä, on hyvä, että fysiikan ja kemian opettajat voivat esittää perustellut ehdotukset koulun valinnaisaineiksi tai kursseiksi. Yhteiset esitykset esimerkiksi biologian ja maantieteen opettajien kanssa menevät aina helpommin läpi kuin yksittäisen oppiaineen ehdotukset päätettäessä koulun lopullista tuntijakoa. Hyvä olisi myös kuvata fysiikan ja kemian luonnetta oppiaineena, jossa laboratoriotyöt ja kokeellinen luonnon tutkiminen on keskeistä. Tähän yhteyteen voidaan liittää maininta esimerkiksi pareittain tehtävistä laboratoriotöistä. Jos opetussuunnitelma on huolellisesti laadittu tältä osin, siihen on helppo vedota myöhemmin, kun koulussa tai kunnassa keskustellaan resurssien jaosta ja ryhmäkoosta. Kun valtakunnalliselta tasolta on poistettu kaikki ryhmäkokoa ja luokkien varustamista koskevat normit, koulun opetussuunnitelma on ainoa asiakirja, johon opettaja voi vedota esimerkiksi keskustellessaan koulutoimen johtajan kanssa.

2.1 Koulun itsearviointi, arvokeskustelu ja profiloituminen

Seuraavassa tarkastellaan esimerkkinä Helsingin II normaalikoulun itsearvioinnissa, arvokeskustelussa ja profiloitumisessa käytettyjä luovan ongelmanratkaisun menetelmiä ja SWOT-analyysiä. Menetelmien on havaittu soveltuvan koulun itsearviointiin ja kehittämiseen, koulun toiminta-ajatuksen muotoiluun sekä opetussuunnitelman laadintaan. II normaalikoulussa on lähes sata opettajaa, jolloin koulun kehittämiskeskustelu ei onnistu yhdessä ryhmässä. Kehittämistyötä onkin tehty pienemmissä sekä aine- että sekaryhmissä. Ryhmien muodostamisessa ja informaation vaihdossa on käytetty yhteistoiminnallisesta oppimisesta johdettuja periaatteita (ks. kuviot 8 ja 9). Näin on varmistettu eri aineiden opettajien kohtaaminen kehittämistyön eri vaiheissa (vrt. Jauhiainen 1993, Selvenius 1993, Aroluoma 1993).

Kun Helsingin II normaalikoulun opetussuunnitelmatyö käynnistettiin syksyllä 1992, opetushallituksen ohjeita ei vielä ollut saatavissa. Koulun tehtäviä sekä kasvatus- ja opetustyön päämääriä lähestyttiin arvioimalla ensin koulun nykyistä tilaa, sen hyviä ja huonoja puolia. Tämän tilannearvion pohjalta ryhdyttiin kehittämään koulua ja muotoilemaan sen toiminta-ajatusta. Ottamalla esimerkiksi II normaalikoulun lähestymistapa arvokeskusteluun tämän kirjasen lukijalle halutaan antaa toisenlainen vaihtoehto kuin opetussuunnitelman perusteissa annetaan. Tämän toivotaan auttavan lukijaa huomaamaan, että menetelmiä koulun arviointiin on lukuisia - on vain tarkoin pohdittava, mikä on sopivin omaan kouluun.

Koulun tilannearvio

Yläasteen ja lukion vahvuudet, heikkoudet, mahdollisuudet, uhkatekijät ja sidosryhmät kartoitettiin SWOT-analyysilla. Tämän syksyn veso-päivänä tehdyn analyysin pohjalta alettiin hahmotella koulun toiminta-ajatusta. Vastaava kartoitus tehtiin ala-asteella tammikuun alussa. Koska SWOT-analyysi oli useimmille opettajille uusi työskentelytapa, siitä jaettiin ennakolta kuvien 6 ja 7 mukaista materiaalia.

"Opetussuunnitelmatyön pohjaksi tehdään monipuolinen tilannearvio SWOT-menetelmällä (Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats). Tämän nelikenttä-analyysin avulla kartoitetaan koulun tämänhetkisiä vahvoja puolia ja heikkouksia sekä tulevaisuuden uhkia ja mahdollisuuksia. Toivottavaa olisi, että heikkoudet voitaisiin analyysin aikana kääntää mahdollisuuksiksi. Kaikki esiintulevat kehitysideat kirjataan ja ryhmissä työskennellään aivoriihen pelisääntöjen mukaan.

Koulun toiminta-ajatus ilmaisee, miksi koulu on olemassa ja osoittaa sekä koulun että oppiaineiden kehittämisen suunnan. Toiminta-ajatus johdetaan valtakunnallisesta opetussuunnitelmasta, paikallisista olosuhteista ja yhteiskunnan koululaitokselle asettamista tavoitteista. Tässä yhteydessä voidaan pohtia, miten opetussuunnitelma ja toisaalta yhteiskunta sallivat ja yllyttävät koulua tekemään omaleimaisia ratkaisuja. Toiminta-ajatusta voidaan lähestyä neljällä kysymyksellä: mitä tehdään, kenelle tehdään, miten tehdään ja miksi tehdään."

Kuvio 6. Näyte opettajille ennakolta jaetusta materiaalista.
 
 
Vahvat puolet
Heikkoudet
N
Y
T

 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
Uhat
Mahdollisuudet
TU-
LE-
VAI-
SUU-
DES-
SA

 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Kuvio 7. SWOT-analyysin nelikenttä.

Koska koulun tilannetta haluttiin arvioida sekä oppiainekohtaisesti että koko opettajakunnan kesken, työskentelyn muoto johdettiin yhteistoiminnallisesta oppimisesta. Tilannearvio aloitettiin oppiainekohtaisesti aineryhmissä, jotka nimettiin kotiryhmiksi (kuvio 8). Kotiryhmissä opettajat numeroitiin yhdestä kuuteen. Tämän numeroinnin perusteella sijoituttiin myöhemmin sekaryhmiin (kuvio 9). Näin saatiin sekaryhmiin tasaisesti eri oppiaineiden opettajia arvioimaan koulun tilaa ja kehittämään koulun toiminta-ajatusta.

Kotiryhmissä tehdyssä tilannearviossa tarkasteltiin mm.:

Kuvio 8. Koulun toiminnan tarkastelua kotiryhmissä.

Kuvio 9. Tehdyn tilannearvion tarkastelua sekaryhmissä ja koulun toiminta-ajatuksen muotoilua.

Sekaryhmätyöskentelyn aluksi tarkasteltiin eri kotiryhmissä tehtyä koulun tilannearviota ja ryhmiteltiin havaittuja hyviä ja huonoja puolia sekä mahdollisuuksia ja uhkia. Keskustelun pohjalta pyrittiin hahmottelemaan koulun toiminta-ajatusta.

Vesopäivän lopuksi arvioitiin kotiryhmissä koulun toiminta-ajatuksen vaikutusta oppiaineiden tavoitteisiin ja käytännön opetustyöhön. Yhteenvedon perusteella koulun toiminta-ajatuksessa ja profiilissa tulisi näkyä mm. luovuus ja ilmaisullisuus, eheä ja monipuolinen koulukokonaisuus. Koulun profiiliin tulee liittymään myös opettajien perus- ja täydennyskoulutus.

Opettajilta saadun palautteen perusteella veso-päivää voidaan pitää onnistuneena koulun itsearvioinnin ja opetussuunnitelman käynnistämispäivänä. Valittu aineryhmä- sekaryhmä-työskentelytapa osoittautui onnistuneeksi, kun haluttiin, että kaikki koulun opettajat keskustelevat koulun toiminta-ajatuksesta. Koulun toiminnan arviointiin käytetty aika osoittautui liian lyhyeksi ja toiminta-ajatuksen muotoilussa päästiin vasta alkuun. Aikaa olisi pitänyt varata myös ryhmien arviointikeskusteluun. Aikapulan takia ei päästy myöskään SWOT-nelikenttämenetelmän erääseen tavoitteeseen, jossa havaitut heikkoudet käännettäisiin tulevaisuuden kehittämismahdollisuuksiksi.

Analyysissä esiin tulleissa uhkakuvissa todettiin "vaara yhteyksien katkeamisesta yliopistoon" ja pelko resurssien vähenemisestä. Heikkouksissa mainittiin, että yhteys opettajankoulutuslaitokseen kangertelee ja yhteistyötä didaktikkojen kanssa pitäisi kehittää. Kuitenkaan analyysissa ei tarkasteltu opetusharjoittelun kehittämistä tai koulun roolia tutkimuskouluna. Myöskään profiilikeskustelussa nämä asiat eivät olleet voimakkaasti esillä.

Koulun opetussuunnitelmatyön käynnistäminen

Varsinainen opetussuunnitelmatyö ja Helsingin II normaalikoulun toiminta-ajatuksen täsmentäminen aloitettiin tilaisuudella, johon osallistuivat kaikki koulun ala-asteen, yläasteen ja lukion opettajat. Aamupäivän työskentelyssä käytettiin luovan ongelmanratkaisun menetelmiin kuuluvaa ongelmatilanteen kokonaiskartoitusmenetelmää (ks. esim. Sahlberg ym. 1993). Opettajille oli entuudestaan tuttua opettajien kokouksissa käytetyn aivoriihimenetelmän kautta luovaan työskentelyyn liittyvät periaatteet ja taidot. Ongelmatilanteen kokonaiskartoitusmenetelmää ei oltu aiemmin käytetty koko opettajakunnan kesken, joten tästä menetelmästä opettajille jaettiin etukäteisinformaatiota.

Opetussuunnitelmapäivä tuotti kaikkiaan 5 suurempaa koulun kehittämiseen liittyvää lähestymistapaa ja 57 yksityiskohtaista ideaa:
 
Lähestymistapa Ideoiden lukumäärä
A: Yhteistyöhankkeet, koulun ja/ tai aineryhmän sisällä 12
B: Täydennyskoulutusta kehittävä ja antava yksikkö 5
C: Ala-asteen, yläasteen ja lukion koulukokonaisuuden kehittäminen 20
D: Koulun profiloituminen ilmaisun ja luovuuden suunnassa 10
E: Yhteyksien kehittäminen ja luominen elinkeinoelämään ja yhteiskuntaan 10

Kuva 10. Koulun kehittämiseen liittyvät ideat.

Eniten ideoita esitettiin koulukokonaisuuden kehittämisestä. Osa ideoista on sellaisia, että ne voidaan toteuttaa välittömästi. Opetussuunnitelmatyön kannalta koulukokonaisuus otetaan huomioon siten, että opetussuunnitelma laaditaan kiinteässä yhteistyössä ala-asteen kanssa. Opetussuunnitelmapäivän aikana sovittiin yhteisiä ainekohtaisia opetussuunnitelman suunnittelukokouksia.

Koulu on esitettyjen ideoiden perusteella etsimässä yhteistyötä ja vaihtoa sekä koulutusorganisaation sisällä että koulutusorganisaation ja yhteiskunnan välillä. Koulutusorganisaatiolla tarkoitetaan tässä ala-asteen, yläasteen, lukion ja opettajankoulutuslaitoksen muodostamaa kokonaisuutta. Esimerkiksi tutkimus- ja kehittämistyö on koulun ja opettajankoulutuslaitoksen välistä yhteistyötä.

Opetussuunnitelmapäivän toisena tavoitteena oli käynnistää oppiainekohtainen opetussuunnitelmatyö. Esimerkiksi matematiikan ja luonnontieteiden ryhmässä todettiin, että myös ainekohtainen opetussuunnitelmatyö tulisi aloittaa pohtimalla koulukokonaisuuden kehittämistä. Keskeisiksi asioiksi kehittämistyössä aamupäivän ideoinnin pohjalta näytti muotoutuvan luokattomuus, valinnaisuus, koulun ulkopuolinen opetus ja yhteisen, eri kouluasteita yhdistävän, opetusfilosofian kehittäminen. Tähän koulukokonaisuuden kehittämiseen todettiin kytkeytyvän myös koulussa harjoitettavan tutkimus- ja kehittämistyön sekä opettajien täydennyskoulutuksen.

Koulun toiminta-ajatus ja sen arviointi fysiikan ja kemian näkökulmasta

Helsingin II normaalikoulun toiminta-ajatus muotoiltiin seuraavankaltaiseksi:

"Helsingin II normaalikoulu on kokeileva ja tutkivakoulukokonaisuus, jossa annetaan opettajien perus- ja täydennyskoulutusta ja joka samalla antaa lapselle ja nuorelle yhdessä toimimisen, luovuuden ja ilmaisullisuuden hengessä tulevaisuuden maailmassa tarvittavia tietoja, taitoja ja valmiuksia."

Toiminta-ajatusta tulkittiin eri oppiaineissa eri näkökulmista. Luonnontieteiden näkökulmasta mielenkiintoisiksi osoittautuivat käsitteet luova ja ilmaisullinen sekä tutkiva:
 
Tutkiva Koulun toiminta-ajatuksessa esiintyvä "tutkiva"-termi antaa luontevan painotuksen myös fysiikan ja kemian opetukselle. Monissa koulun kehittämiseen liittyvissä asiakirjoissa onkin ehdotettu luonnontieteiden opetuksen kehittämistä kokeellisempaan ja tutkimuksellisempaan suuntaan. 

Toisena tyypillisenä piirteenä eri kehittämissuunnitelmissa on esitetty tiedon käsittelytaitojen kehittämiseen liittyviä toimenpiteitä. Esimerkiksi luokattomassa lukiossa oppilaita olisi ohjattava oman opiskelun suunnitteluun ja kannustettava itsenäiseen työskentelyyn. Molemmissa tarvitaan tukitoimia ja sopivia työtapoja. Itsenäinen opiskelu edellyttää monipuolisia valmiuksia. Tällaisia ovat esimerkiksi tiedon hankkimiseen, käsittelyyn ja arviointiin liittyvät taidot. Lukion fysiikan ja kemian opetuksessa tiedon käsittelytaitojen kehittäminen saattaa painottua liiaksi tiedon soveltamiseen laskutehtävissä. Tätä voi ehkäistä lisäämällä uuden opetussuunnitelman painotuksen mukaisesti fysiikan ja kemian opetuksessa kokeellista työskentelyä, jolloin tiedon käsittelytaidot kehittyvät monipuolisesti.

Luovuus Taidemaalari ja säveltäjä ovat työssään luovia. Myös uuden tiedon tuottaminen luonnontieteissä edellyttää luovuutta. Luovuutta tarvitaan mm. ongelman tai ilmiön havaitsemisessa, koejärjestelyn suunnittelemisessa, mitta- ja havaintolaitteiden kokoamisessa ja valmistamisessa mittaustulosten esittämisessä ja johtopäätösten tekemisessä. Luonnontieteellisen tiedon soveltaminen edellyttää myös luovuutta. Luovana työskentelynä voidaan pitää myös työskentelyä, jossa ennestään tunnettuja tosiasioita yhdistelemällä syntyy jotain uutta, joka on ennestään tuntematonta työn tekijälle .

Luova toiminta edellyttää vapaata työskentelyilmapiiriä, jossa ideointivaiheessa ei arvostella toisten esittämiä ideoita. Luovan ongelmanratkaisun taitoja voi kehittää ja erilaisia luovan ongelmanratkaisun menetelmiä oppia.

Ilmaisullinen Monet luonnontutkimuksessa tarvittavat laitteet voidaan valmistaa itse kotoa ja koulusta löytyvistä raaka-aineista. Esimerkiksi tulitikkuja ja tulitikkulaatikoita voidaan käyttää lukuisiin muihinkin tarkoituksiin kuin tulen sytyttämiseen. 

Ilmaisullisuus liitetään usein vain taiteelliseen ilmaisuus, mutta itsensä ilmaisun taito liittyy kaikkeen inhimilliseen toimintaan niin koulussa, työelämässä kuin harrastustoiminnassakin. Koulussa kaikkien olisi uskallettava esittää asiansa ja luottaa omaan kykyynsä ilmaista itseään. Ilmaisullisuus liittyy voimakkaasti edellä mainittuun koulun tutkivaan luonteeseen.

Koulun toiminta-ajatus ja arvokeskustelu muissa akvaariokouluissa

Eri akvaariokouluissa arvokeskusteluun ja toiminta-ajatuksen muotoiluun on löydetty omaleimaisia ratkaisuja. Lisää esimerkkejä löytyy Dimensiosta 7/93 (Jauhiainen 1993, Selvenius 1993, Aroluoma 1993).

Turun normaalikoulun arvokeskustelun lopputulos on puettu arvopuun muotoon. Koulun toiminta-ajatuksessa ovat seuraavat elementit:

Turun normaalikoulun arvopuu ja toiminta-ajatus ovat monipuolisia. Ne palvelevat tarkoitetulla tavalla niitä opettajia, jotka ovat olleet koko prosessissa mukana. Toiminta-ajatus selkeytyy ainekohtaisten opetussuunnitelmakeskusteluiden pohjalta. Tällainen arvopuu kuvaa esimerkiksi oppilaiden vanhemmille selkeästi koulua.

Jos koulun arvokeskustelussa tai toiminta-ajatuksen muotoilussa on paljon kilpailevia hyviä painotussuuntia, voidaan menetellä siten, että painotussuuntaa kierrätetään. Yläasteen tai lukion aikana ehditään kolmena perättäisenä vuonna työskennellä kunkin painotusalueen suuntaisesti. Kokeilusta saatavat kokemukset auttavat koulun lopullisen profiilin löytämisessä.

2.1 Yleissivistys

Yksilön yleissivistystä tulee tarkastella yhteiskunnan kulttuurin näkökulmasta. Länsimaiseen kulttuuriin kuuluvat taiteitten ohella myös tieteet ja niiden soveltaminen. Yhteiskunnan päätöksentekokulttuurissa olemme siirtyneet virkamieskeskeisestä asioiden hoitamisesta siihen, että jokainen kansalainen haluaa olla tietoinen yhteiskunnassa vaikuttavista tapahtumista, ymmärtää niitä ja vaikuttaa päätöksentekoon. Esimerkiksi, jos ionisoivan säteilyn määrää mittaava havaintoasema ilmoittaa säteilytason kohoamisesta, kansalaisille ei riitä, että viranomaiset toteavat, että nousu on vähäistä, vaan kansalaiset haluavat tietää syyt muutoksille ja tarkan lukeman sekä verrata tätä riskirajaan.

Ns. Tommilan komitean raportissa Humanismin paluu tulevaisuuteen yleissivistys määritellään ihmisenä elämiselle ja kansalaisena toimimiselle oleellisina tietoina ja valmiuksina (Anon. 1993). Tämä on käyttökelpoinen määritelmä myös luonnontieteitten kannalta. Yleissivistykselle on luonteenomaista monipuolisuus ja erilaisten näkökulmien huomioon ottaminen. Yleissivistystä ei tule rajata vain tiedolliseen sivistykseen, vaan siihen kuuluvat mm sosiaaliset, viestinnälliset ja ilmaisulliset taidot. Hyvään yleissivistykseen kuuluvat myös hyvät tavat. Yleissivistystä voidaan havainnollistaa luonnontieteiden näkökulmasta laaditun ennakkojäsentäjän avulla.

Kuvio 11. Yleissivistys.

Ennakkojäsentäjän mukaisesti tiedollisesta yleissivistyksestä puhuttaessa perinteinen jako luonnontieteelliseen ja humanistiseen yleissivistykseen on karkea. Tiedon osa-alueita tarkasteltaessa oikeudenmukaisempaa olisi käyttää neliportaista jaotusta: tekninen yleissivistys, luonnontieteellinen yleissivistys, humanistinen yleissivistys, yhteiskuntatieteellinen ja sosiologinen yleissivistys. Luonnontieteellinen yleissivistys samaistetaan usein tekniseen yleissivistykseen. Fysiikkaa ja kemiaa syytetään teknisen kehityksen aiheuttamista ympäristöongelmista. Fysiikka ja kemian tutkimuskohteina ovat kuitenkin luonnon rakenteet ja ilmiöt. Fysiikan ja kemian tavoitteena on ymmärrys, kun taas tekniikan tavoitteena on hyöty. Toisaalta on syytä huomata, että yleissivistyksen ja kaiken kulttuurin kehittymisen edellytyksenä on tietty taloudellisen hyvinvoinnin taso. Viestintätaitoihin kuuluva luku- ja kirjoitustaito täytyy tulkita laajasti. Siihen sisältyy mm. luonnontieteellisen tekstin lukutaito.

Yksilö tarvitsee tietoja ja taitoja voidakseen muodostaa maailmankuvansa, voidakseen käyttää kulttuurin tarjoamia välineitä, toimia yhteistyössä muiden ihmisten kanssa ja ymmärtää taitojensa ja tietojensa hyväksikäyttöön liittyviä arvokysymyksiä. Näitä tarkoituksia varten koulutuksen tulee kaikilla tasoilla antaa edellytyksiä hankkia, ottaa vastaan, käsitellä, ymmärtää ja hyödyntää jatkuvasti muuttuvaa ja uudistuvaa tietoa. Tämä tavoite voi toteutua vain yleissivistyksen osa-alueita yhdistämällä.

Teknologista yleissivistystä ei voi rakentaa tyhjän päälle, vaan sen voi rakentaa vain monipuolisen luonnontieteellisen yleissivistyksen pohjalta. Teknologiseen yleissivistykseen kuuluu mm. erilaisten teknisten laitteiden toiminnan ja käytön ymmärtäminen, kotona käytettävien kemikaalien tuntemus sekä tietämys teknologian mahdollisuuksista ympäristökysymysten ratkaisemisessa.

Ihmiskunnan suurimmissa ongelmissa ympäristökysymyksissä, ravinnon ja energian tuottamisessa ja voimakkaassa väestönkasvussa, on kysymys ihmisen ja luonnon välillä tapahtuvasta vuorovaikutuksesta. Ihmisen toimenpiteet energian ja ravinnon tuottamisessa ovat johtaneet moniin ennalta-aavistamattomiin seurauksiin. Demokraattisessa päätöksenteossa jokainen kansalainen joutuu ottamaan kantaa mm. elintason nostamiseen, jolloin jokaisella tulisi olla perustiedot luonnonilmiöiden yleisistä lainalaisuuksista, esim. energian tuottamisesta ja sen tuottamiseen liittyvistä riskeistä sekä lannoitteiden ja torjunta-aineiden käytöstä ja vaikutuksesta luontoon.

Luonnontieteet ovat erityisesti sovellustensa kautta vaikuttaneet voimakkaasti ihmiskunnan historiaan. Sovelluksia löytyy lääketieteestä räjähdysaine- ja sotateknologiaan. Esimerkiksi ilman sähkömagneettisen induktion hyödyntämiseen liittyvää tekniikkaa yhteiskunta olisi jäänyt vaille sähköön perustuvia sovelluksia. Uusien raaka-aineiden, kuten muovien ja tekokuitujen vaikutuksesta kodin astiat ja tekstiilit ovat kehittyneet. Yleinen fysikaalinen tietämys, joka on kaiken luonnontieteen ja tekniikan yhteinen perusta, lisää edellytyksiä ymmärtää historian kehityksessä sekä nyky-yhteiskunnassa vaikuttavia tekijöitä.

Modernin fysiikan kehitys on vaikuttanut käsityksiin ihmisen asemasta, mahdollisuuksista ja rajoituksista, tiedon merkityksestä sekä yleensä koko inhimilliseen ajatteluun. Nykyaikaisen kulttuurikeskustelun välttämättömään taustaan kuuluu tietoisuus mm. maailmankaikkeuden synnystä ja rakenteesta, sen kehityksestä, ajan suhteellisuudesta, massan ja energian ekvivalenttisuudesta sekä epätarkkuusperiaatteesta.

Lukion tulee täydentää peruskoulun antamaa yleissivistystä. Fysiikka ja kemia sovelluksineen ovat keskeinen osa nykyaikaista humanististakin kulttuuria, jos humanistis-yhteiskuntatieteellisen yleissivistyksen komitean tavoin katsotaan, että humanismiksi kutsutaan elämänasennetta, jossa ihminen näkee itsensä oman aikansa muutosten vastuullisena toimijana. Nykyaikainen maailmankuva on ollut monien filosofisten pohdintojen ja keskustelujen kohteena, mutta voidaan sanoa, että se on nimenomaan luonnontieteellinen maailmankuva. Luonnontieteellinen ajattelu on tieteellisen ajattelun ja menetelmän selvimpiä perusmalleja ja muodostaa yleisen perustan todellisuuteen tukeutuvalle reaaliajattelulle. Luonnontieteelliset lainalaisuudet sanelevat ihmisen vaikutusmahdollisuudet, asettavat rajat hänen toiminnalleen ja säätelevät sen seuraukset. Niiden tunteminen on vastuullisen toiminnan ja päätöksenteon perusedellytyksiä. Luonnontieteet sovelluksineen ovat poliittista, taloudellista ja yhteiskunnallista kehitystä säätelevä voimatekijä. Elinkeinoelämä nojautuu niihin, ja ne ovat ihmisen jokapäiväistä elinympäristöä. Luonnontieteelliset perustiedot ovat välttämättömiä esimerkiksi ratkaistaessa energiantuotantoon ja ympäristökysymyksiin liittyviä ongelmia.

2.2 Opiskeluvalmiudet

Opiskelu korkeakouluissa edellyttää tiedon käsittelytaitojen, opiskelun suunnittelutaitojen ja itsenäisen työskentelyn taitojen hallitsemista. Näiden taitojen hallinta on paitsi itse oppimisen kannalta, myös korkeakoulujen resurssien supistamisen johdosta tärkeitä. Supistukset tulevat näkymään mm. luento- ja ryhmäopetuksen vähentymisenä ja itsenäisen työskentelyn lisääntymisenä. Koulussa on annettava valmiudet oppia itsenäisesti havaintoja tekemällä luonnosta tai lähdemateriaaleja tutkimalla. Myös korkeakoulujen pääsykokeet kehittyvät todennäköisesti mittaamaan entistä enemmän tiedon käsittelyn valmiuksia. Esimerkkinä tästä on lääketieteellisen tiedekunnan pääsykokeessa oleva kirjallisen aineiston analysointiin liittyvä tehtävä.

Koulun fysiikalla ja kemialla on merkitys opiskeluvalmiuksille luonnontieteellisillä aloilla, joihin kuuluvat fysiikka, kemia ja biologia lähitieteineen sekä nykyisin yhä enenevässä määrin myös psykologia. Luonnontieteellisten alojen lisäksi fysiikkaa ja kemiaa sovelletaan mm. kaikilla teknisillä aloilla, lääketieteessä, maatalous-metsätieteellisillä aloilla sekä matemaattisilla aloilla. Kaikkien edellä mainittujen alojen opiskelu edellyttää yleisten opiskeluvalmiuksien lisäksi fysiikan ja kemian ymmärtämiseen kuuluvien kokeellisen käsitteenmuodostuksen ja malliajattelun ymmärtämistä, jotka ovat pitkiä kypsymistä vaativia oppimisprosesseja. Ellei lukio voi tarjota opiskeluvalmiuksia, korkeakoulut joutuvat lisäämään fysiikan ja kemian perusteiden ja luonnontieteellisen ajattelun opetusta, jolloin opiskeluajat pitenevät entisestään. Opiskeluvalmiudet voidaan saavuttaa vain pitkän ja työlään täydennysopiskelun avulla ennen korkeakouluun pyrkimistä. "Kukkaisteekkareiden" täydennyskoulutuksesta ja siihen liittyvistä ongelmista on jo saatu kokemuksia Tampereen teknillisessä korkeakoulussa.

3 Opetussuunnitelman aihekokonaisuudet

Seuraavissa luvuissa tarkastellaan opetussuunnitelmassa esiteltyjä aihekokonaisuuksia fysiikan ja kemian näkökulmasta. Tekstissä ei tehdä jakoa peruskouluun ja lukioon, vaan se on pyritty kirjoittamaan yleisellä tasolla. Aihekokonaisuuksien joukkoon on liitetty teknologia, vaikka se ei olekaan virallisten aihekokonaisuuksien joukossa. Opetussuunnitelman perusteissa todetaan, että koulu voi halutessaan ottaa koulun opetussuunnitelmaan myös muita kuin opetussuunnitelman perusteissa luetellut aihekokonaisuudet.

Esimerkkikoulussa perustettiin eri aihekokonaisuuksien työstämistä varten työryhmät. Fysiikan ja kemian opettajat osallistuivat aktiivisesti ympäristökasvatukseen, terveyskasvatuksen, tietotekniikan käyttötaidon ja liikennekasvatuksen aihekokonaisuuksien työryhmien työskentelyyn. Näissä työryhmissä he toivat esille luonnontieteiden näkökulmaa luvuissa 3.1 - 3.7 kuvatulla tavalla. Aihekokonaisuudet koottiin koulun opetussuunnitelman yleiseen osaan ja ainekohtaisiin suunnitelmiin.

3.1 Ympäristökasvatus

Ympäristökasvatuksen tehtävänä on antaa kokonaiskuva ihmisen, yhteiskunnan ja ympäristön välisistä riippuvuuksista ja vuorovaikutussuhteista. Ympäristökasvatus on sekä tietojen että taitojen, mutta myös myönteisten asenteiden ja toimintavalmiuksien luomista. Tavoitteena on elämän monimuotoisuuden ja luonnon tuotantokyvyn sekä ihmisen elinmahdollisuuksien suojelu.

Koulun pitää kyetä synnyttämään luottamusta siihen, että ihminen voi halutessaan vähentää ympäristöhaittoja ja palauttaa ennalleen jo pilaantunutta ympäristöä. Ympäristökasvatuksen tulee lisäksi rohkaista oppilasta tunnistamaan ja analysoimaan ympäristökysymyksiä sekä toimimaan ympäristön puolesta myös koulun ulkopuolella. Kun oppilas tuntee ympäristön itselleen merkitykselliseksi, kasvaa myös sen vaalimisen tarve.

Ympäristökysymysten analysoinnissa tarvitaan fysiikan ja kemian perustietoja. Esimerkiksi energian tuottamisen ja energian tuottamiseen liittyvien riskien ymmärtäminen vaatii fysiikan ja kemian perusperiaatteiden tuntemusta ja kykyä rationaalisesti arvioida eri energiantuotantotapojen ympäristövaikutuksia.

Ympäristökasvatusta on koulussa annettu jo vuosia, lähinnä ympäristöopin ja biologian opetuksen yhteydessä. Kouluhallituksen työryhmän elokuussa 1989 valmistuneen suunnitelman mukaan peruskoulun ja lukion ympäristökasvatus sisällytetään pääasiassa biologian ja maantieteen opetukseen. Myöhemmin mukaan tulevat myös historia ja yhteiskuntaoppi sekä äidinkieli. Ympäristökasvatuksessa esiintulevat kysymykset ovat kuitenkin luonteenomaisesti monitieteisiä. Sekä ongelmien ymmärtäminen että ratkaisumallit perustuvat valtaosin luonnontieteisiin, joten biologian ja maantieteen ohella fysiikka ja kemia ovat keskeisiä, mikä tulee ympäristökasvatuksen järjestämisessä ottaa huomioon. Ympäristökasvatuksen tavoitteiden ja kouluopetuksen integrointipäämäärien mukaista on, että ympäristökasvatus kytketään myös historian ja yhteiskuntaopin sekä uskonnon ja elämänkatsomustiedon opetukseen. Ympäristökysymykset soveltuvat erinomaisesti projektityöskentelyn aiheiksi. Yläasteella ja lukiossa ympäristökasvatuksen järjestelyvastuussa tulee luonnontieteiden opettajien olla yhteistyössä.

Ympäristökysymysten monitieteisyyden ja ongelmien kerroksellisuuden vuoksi eri aineiden opetussuunnitelmia ja opetusmenetelmiä tulisi suunnitella yhdessä. Eri aineiden oppisisältöjen yhteiset aiheet olisi saatava täydentämään toisiaan. Liitteen taulukossa on tarkasteltu energian tuottamisen problematiikkaa eri oppiaineiden näkökulmasta.

3.2 Kansainvälisyyskasvatus

Luonnontieteet ovat olemukseltaan hyvin kansainvälisiä ja myös niiden tutkimiseen, soveltamiseen ja opettamiseen liittyy avoin kansainvälinen kenttä. Työelämässä kaikilla aloilla kansainvälisyyteen liittyviä valmiuksia edellytetään ammattitaitoisilta työntekijöiltä johtajista ja suunnittelijoista monasti jo suoritustasoon saakka. Tätä ei voi sivuuttaa myöskään kouluopetuksessa, sitä tulisi päin vastoin käyttää aktiivisesti hyväksi. Jo kauan sitten käyttöön otettu esimerkki tästä on englanninkielisten ja muidenkin avainsanojen liittäminen lukion kirjoihin.

Kun kansainvälisiä toimintoja tarkastellaan koko yhteiskunnan kannalta, niitä eivät talouselämässä tai kulttuurin piirissä enää nykyään hoida vieraisiin kieliin ja kulttuureihin erikoistuneet henkilöt, vaan kontakteista vastaavat jokaisen tehtäväalueen omat asiantuntijat. Kansainvälisen kanssakäymisen valmiuksia odotetaan nyt kaikilta, mutta ei siis yksinomaisena eristettynä osaamisena vaan yhdistettynä tiettyyn tekniseen, kaupalliseen, taiteen jne. ammattitaitoon. Kansainvälistyminen edellyttää paitsi kielitaitoa, myös kulttuureihin liittyvien kansallisten tapojen tuntemusta.

Edelläviitattujen taitojen kehittyminen edellyttää jo kouluaikana myös luonnontieteiden ja kielten opetuksen yhteistoimintaa. Luonnontieteiden opetuksessa voi aivan hyvin käyttää vieraskielistä materiaalia (oppikirjoja, aikakauslehtiä, videoita, televisio-ohjelmia jne.) oppilaiden kielitaidon mukaisesti ja opetusta voi osittain antaa myös vieraalla kielellä. Myös projektitöiden raportteja ja tutkielmia tai ainakin niiden tiivistelmiä voi totuttaa kirjoittamaan vieraalla kielellä.

Myöskään vieraiden kielten opetuksessa ei tulisi vierastaa luonnontieteellispainotteisia aiheita. Näitä onkin jo jonkin verran kielten oppimateriaalissa. Niiden yhteydessä fysiikan ja kemian opettaja tarjoaa luonnollisesti apuaan kielten opettajalle samaan tapaan kuin kielten opettaja on avuksi edellä mainittujen vierasta kieltä hyväksikäyttävien lähestymistapojen yhteydessä.

Ulkomaisten opintoretkien yhteydessä on saatu hyviä kokemuksia vierailuista erilaisissa tiedekeskuksissa, tekniikan museoissa jne. Nämä antavat uusia mahdollisuuksia kielitaidon merkityksen osoittamiseen ja taitojen harjaannuttamiseen. Jo esimerkiksi opintokäynti tiedekeskus Heurekassa tarjoaa mahdollisuuksia ruotsin- ja englanninkielisen terminologian opiskeluun monikielisten esitetekstien välityksellä. Toiminnallisten opintokäyntien yhteydessä tulisi selvittää yritysten tarve luonnontieteellisen ja teknisen kansainvälisen kirjallisuuden seuraamiseen. Erittäin tuloksellisia ovat osoittautuneet olevan ulkomaiseen työharjoitteluun liittyvät kieliopinnot. Myös fysiikan ja kemian opettajan tulisi myötävaikuttaa työharjoittelun edellyttämän kielitaidon kartuttamiseen.

Euroopan yhteisön sisällä tapahtuvaa alueiden välistä yhteistyötä voidaan edistää ja tutustuttaa oppilaat tähän jo koulussa mm. seuraavasti (ks. kirjaset Kansalaisten Eurooppa ja Aro, P. ja Kemppinen, R. Euroopan yhteisö, perusteos):

Edellä on esitetty eräitä esimerkkejä kansainvälisyyskasvatuksen merkityksestä ja toteuttamisesta fysiikan ja kemian opetuksen kannalta. Tässä esille otettujen näkökohtien olisi tultava esille myös koulun opetussuunnitelmassa.

3.3 Viestintäkasvatus

Viestintäkasvatuksella on yhteyksiä fysiikan ja kemian opetukseen, lähinnä teknisten sovellusten kautta. Opetussuunnitelman perusteista voidaan lukea esimerkiksi seuraavia viestintäkasvatuksen tavoitteita:

Oppilas

Fysiikan ja kemian opetuksessa tietoja hankitaan paitsi suoraan luonnosta, myös erilaisista kirjallisista ja elektronisista lähteistä. Monilla kouluilla on jo nyt toimivat sähköpostiyhteydet kotimaisiin ja kansainvälisiin tietolähteisiin ja oppilaitoksiin. Tässä viestintäkasvatus liittyy myös kansainvälisyyskasvatukseen helpolla ja tulevaisuudessa yhä uusia käyttäjäystävällisiä muotoja saavalla tavalla. Oman eksoottisen näkökulmansa viestinnän mahdollisuuksiin antaa tiedonhankinta avaruusluotainten välityksellä. Tässä robottilaboratorio viestittää tutkimusaineistoa tutkijoille kaukaa avaruudestakin. Vastaavaa tieteellistä viestintää tapahtuu jatkuvasti satelliittien toimesta ja välityksellä. Näitä viestejä voidaan jo nyt lukea ja käyttää hyödyksi myös kouluopetuksessa. Tässä nivoutuu yhteen myös meteorologien, luonnonsuojelun, maa- ja metsätalouden, säteilyvalvonnan jne. näkökulmat.

Edellinen antaa jo kuvaa luonnontieteellisen viestintäympäristön monipuolisuudesta. Toisaalta fysiikan ja kemian opettajan tulee myös aktiivisesti pyrkiä käyttämään uudenaikaisen viestintäympäristön tarjoamia mahdollisuuksia. Tieteen ja teknologian aikakauslehdet täydentävät ja ajanmukaistavat oppikirjojen antamaa tietoa, onpa sanomalehdistössäkin joskus alan uutisia, jotka tulisi ottaa käsittelyyn myös koulussa. Televisio-ohjelmissa on usein opettajan kannalta hyödyllistä sisältöä, jota varten olisi hyvä myös ylläpitää videonauhoituksista arkistoa.

Fysiikan ja kemian opettajan on hyvä korostaa perusteknologian merkitystä viestimille: Kemiallisten prosessien merkitystä paperin valmistuksessa, painoväriteollisuudessa jne. Sähköiset mediat perustuvat kokonaisuudessaan fysiikan sovelluksiin. Radion ja television rakennetta ja toimintaperiaatteita tulee luonnollisesti esille fysiikan opetuksessa ja tämä on hyvä sitoa myös viestintäkasvatuksen aihekokonaisuuteen.

Jotta oppilas ymmärtäisi viestinnän sidoksia teknologian kehitykseen, tulisi koulussa ottaa esille soveltuvia osia tekniikan historiasta. Tässä on mielenkiintoista edetä esimerkiksi optisesta lennättimestä sähkömagneettisten aaltojen keksimiseen sekä radion ja television keksimiseen.

3.4 Yrittäjäkasvatuksen lähtökohtia koulun opetussuunnitelmassa

Yrittäjäkasvatuksen lähtökohtana on asiatietojen pohjalle rakentuva myönteisen asennoitumisen herättäminen yritystoimintaa kohtaan. Tällöin tuodaan esille mm. yritystoiminnan merkitys kansantaloudelle työpaikkojen antajana, siis työllisyyden ylläpitäjänä ja työtulojen maksajana. Unohtaa ei tule myöskään sen vaikutusta valtion tulojen tuottajana sekä suoraan verotulojen maksajana että työtuloista maksetun verotulon alkuperäisenä lähteenä (osuus GNP:stä). Samalla on hyvä antaa kuva myös yritystoiminnan mahdollisuuksista uusien työpaikkojen luojana jne.

Oppilaiden tulisi saada myös kuva työelämän kansainvälistymisestä. Tämä sisältää sekä Euroopan yhdentymisen mukanaan tuoman lainsäädännön yhtenäistymisen että suomalaisten yritysten siirtymisen kansainvälisille markkinoille ja ulkomaisten, myös monikansallisten yritysten entistä voimakkaamman kilpailun Suomessa. Näillä kaikilla on omat vaikutuksensa maamme koko talouselämälle. (vertaa anon. 1993b ja Karhuvirta ym. 1993)

Pääpaino koulun opetussuunnitelmassa tulisi kuitenkin olla yksilökeskeisissä kysymyksissä, joita lähestytään oppilaskeskeisin työtavoin. Tällöin lähtökohtana on yksilön merkitys osana yritystoimintaa. Tällöin tulee esille yksilön

Opetuksessa on hyvä tarkastella mm.:

Luonnontieteiden opetuksessa on hyvä rinnastaa koko ajan yritystoiminnan näkökulmaa kuluttajakasvatuksen ja ympäristökasvatuksenkin näkökulmaan. Opetuksessa voi käyttää hyväksi myös historiallista näkökulmaa tuomalla mukaan luonnontieteiden sovellusten ja keksintöjen historiaa. Toisaalta on otettava esille myös työelämän nykyisen ja tulevan kansainvälistymisen vaikutus yksittäiselle työntekijälle ja yrittäjälle.

3.5 Tietotekniikan käyttötaito

Tietotekniikka ymmärretään numeerisen tiedon automaattisen käsittelyn ja siirron välineeksi ja menetelmäksi sekä niiden käytön hallinnaksi (Meisalo & Tella 1988, 14). Kun eri oppiaineiden opetuksessa sovelletaan tietotekniikkaa, tulee keskeisenä tavoitteena olla opetuksen tehostaminen, työtapojen monipuolistaminen sekä opetettavalle oppiaineelle ominaisten lähestymistapojen tuominen entistä paremmin esille. Opetuksen tehostamisella ei tarkoiteta opettajan korvaamista tietokoneella, vaan opiskeluun liittyvien rutiinitehtävien vähentämistä. Luonnontieteiden opetuksessa tietotekniikan opetuskäytöllä pyritään vähentämään aikaa vieviä rutiinilaskuja ja toisaalta lisäämään kokeellista ja tutkimuksellista otetta opetuksessa.

Meisalo (1989) on laajentanut kanadalaisen Les Greenin opetusohjelmien kehittämistä varten luomaa toriajattelua luonnontieteiden opetukseen soveltuvaksi avoimeksi moniviestinvälitteiseksi oppimisympäristöksi. Oppimisympäristöä verrataan avoimeen markkinapaikkaan, jossa jokainen voi liikkua verraten vapaasti ratkaistessaan kohdalleen tullutta ongelmaa tai pyrkiessään muutoin asettamiinsa tavoitteisiin. Oppijan käytettävissä ovat tällaisessa ympäristössä esimerkiksi kirjasto, oppilaslaboratorio mittalaitteineen ja tietokone varustettuna monipuolisilla työvälineohjelmilla. Modeemin avulla saadaan yhteys kansainvälisiin tietopankkeihin. Monissa kouluissa on myönteisiä kokemuksia sähköpostin käytöstä esimerkiksi ympäristön tilaa koskevien mittaustietojen vaihtamisesta koti- ja ulkomaisten koulujen kanssa.

Työvälineohjelmat tarjoavat lukuisia mahdollisuuksia luonnontieteiden opetuksen monipuolistamiseksi. Esimerkiksi taulukkolaskentaa voidaan käyttää mallien testaamiseen, mittaustulosten käsittelyyn sekä dynaamisiin simulointeihin. Taulukkolaskentaohjelman avulla voidaan tutkia ja tulkita virheitä. Kortisto-ohjelmaa voidaan käyttää tallennettaessa ympäristön tilaan liittyviä tietoja. Korttiin voitaisiin tallentaa havaintopaikkaan liittyvät tiedot sekä veden happi-, fosfori-, suola- ym. pitoisuudet. Nykyaikainen tekstikäsittelyohjelma, johon on integroitu piirto- ja matemaattisten kaavojen editointiominaisuudet, on esimerkiksi työselostusten tai raporttien laatimisessa verraton apuväline. Tällöin voidaan lähestyä äidinkielestä tuttuja prosessikirjoittamisen periaatteita myös luonnontieteiden opetuksessa.

Tietokoneen mittalaitekäytöllä on mm. seuraavia etuja:

Uusien opetussuunnitelmien myötä tietotekniikka on poistunut koulun virallisten oppiaineiden joukosta. Kouluviranomaiset ja opetusministeriö pitävät tietotekniikan opetuksen jatkumista kouluissa itsestäänselvyytenä viitaten oppiaineen historiaan ja vanhempien painostukseen sen aseman puolesta. Fysiikan ja kemian opettajien tulee kuitenkin varautua puolustamaan tietotekniikan asemaa ja erityisesti tietotekniikan asiantuntemuksen säilymistä koulussa. Muussa tapauksessa käy liian helposti niin, että koko tietotekniikka ymmärretään vain tekstinkäsittelykoneeksi ja pääosa modernin tietotekniikan avaamista mahdollisuuksista jää hyödyntämättä. Tällä on suuri merkitys myös oppilaiden ammatillisen tulevaisuuden kannalta.

3.6 Terveyskasvatus fysiikan ja kemian opetuksen kannalta

Fysiikan ja kemian opetus sivuaa terveyskasvatusta monella tavalla. Tässäkin tulisi pyrkiä kiinteään yhteistyöhön fysiikan ja kemian opettajan ja muiden aineiden opettajien välillä, jotta terveystietoon liittyvistä sisällöistä muodostuisi oppilaille riittävän suuria tietokokonaisuuksia.

Kemiassa opitaan tuntemaan alkuaineisiin ja kemiallisiin yhdisteisiin sekä reaktiomekanismeihin liittyviä perusasioita, jotka ovat fysiologisten tietojen taustalla välttämättömänä edellytyksenä. Tähän liittyvät jo sellaiset perusasiat kuin liuosten pitoisuuksien ymmärtäminen, palamisilmiö, entsyymien/katalyyttien merkitys jne. Suuri osa tästä terveystiedon kannalta olennaisesta kemian tietämyksestä aktivoituu yhteydessä biologian opetukseen. Koko lääkeaineiden kemiaan on myös syytä viitata tässä yhteydessä.

Fysiikan ja kemian oppilastöissä työturvallisuuteen liittyvä kasvatus on olennainen osa terveyskasvatusta. Tätä oppilastöiden roolia on painotettu mm. suomalaisissa oppilastöiden arviointiin liittyvissä tutkimuksissa (esim. Erätuuli & Meisalo, 1982;1985;1991). Myös ensiapukoulutusta on mielekästä liittää oppilastöiden yhteyteen. Oppilastyöt antavat koulun piirissä sellaisen luontevan työympäristön, jossa näitä taitoja voi harjoitella, myönteiset asenteet voivat juurtua ja turvalliset palo-, myrkky-, sähkö-, säteily- ym. onnettomuuksia estävät työtavat voivat kasvaa osaksi normaaleja työskentelytottumuksia.

Fysiikan opetuksessa on myös useita osa-alueita, joilla on yhteyksiä terveystietoon. Optiikan yhteydessä tutustutaan silmän rakenteeseen ja näkövirheiden korjaamiseen silmälasien avulla. Valo-oppiin kuuluu myös valaistuksen ja siihen liittyvien seikkojen tutkiminen. Ääniopissa tutkitaan akustiikkaa, ääniä, melua ja melusuojausta jne. Monilla lääketieteellisillä tutkimus- ja hoitomenetelmillä on lähtökohtansa perusfysiikassa. Mainittakoon tässä vain laser- ja ultraäänihoidot sekä tutkimukset, röntgendiagnostiikka ja sädehoito.

Liikennefysiikka muodostaa perustan liikennekasvatukselle. Ilman fysikaalisten lainalaisuuksien tuntemista on mahdotonta ymmärtää ajoneuvojen käyttäytymiseen liittyviä perusasioita. Fysiikan pohjalta on mahdollista ymmärtää myös passiiviseen liikenneturvallisuuteen liittyviä seikkoja, kuten turvallista auton korirakennetta ja liikenneväylien rakentamisen periaatteita.

Oman ryhmänsä fysiikan ja kemian terveystietoon liittävistä kysymyksistä muodostavat ympäristöongelmiin liittyvät asiat. Myös säteilyfysiikkaan ja -kemiaan kuuluu sellaisia asioita, jotka ovat keskeisiä terveyskasvatuksen kannalta ja jotka kuuluvat jokaisen kansalaisen välttämättömään perussivistykseen. Esimerkkinä viime vuosina korostetuista ongelmista mainittakoon radonin aiheuttamat vaarat eräillä paikkakunnilla sekä ydinonnettomuuksiin varautuminen. Näiden suhteen koulun opetussuunnitelmassa on hyvä ottaa esille paikkakunnan olosuhteisiin soveltaen näitä kysymyksiä.

3.7 Luonnontieteet ja teknologia

Teknologian nykyinen kehitysvaihe edellyttää maamme kilpailukyvyltä kansainvälisillä markkinoilla vankkaa luonnontieteellistä osaamista. Kilpailukyvystä vastaava teollisuus tarvitsee pitkälle koulutettua henkilökuntaa. Teollisuudessa nähdään, että teknologian voimakas kehitys edellyttää väestöltä uudenlaisia perusvalmiuksia ja uudenlaista ajattelutapaa. Energia- ja raaka-ainepula sekä ympäristökysymykset korostuvat ja vaikuttavat asenteisiin. Teollisuuden merkitys hyvinvointia lisäävänä ja bruttokansantuotetta kasvattavana tekijänä lisääntyy. Kaikki tämä aiheuttaa sen, että fysiikan ja kemian opetuksella on tärkeä asema. Lukion fysiikan ja kemian kurssien tulee antaa riittävä pohja teknisten alojen korkeakouluopinnoille.

Kuvio 12.

4 Fysiikan ja kemian opetussuunnitelma

Tässä luvussa tarkastellaan erikseen ala-asteen, yläasteen ja lukion fysiikan ja kemian opetussuunnitelmaa ja sen laadintaa esimerkkikoulussamme. Luvussa on suoraan opetussuunnitelmasta lainattuja kappaleita. Ne on kirjoitettu kursiivilla. www-materiaalissa ei toisteta kaikkia opetussuunnitelmassa olevia yksityiskohtia, vaan ne löytyvät opetussuunnitelman perusteista. Esimerkkikoulussamme opetussuunnitelmatyö aloitettiin syksyllä 1992 koulun itsearvioinnilla ja profiloitumiskeskustelulla. Keväällä 93 aloitettiin oppiainekohtainen opetussuunnitelmatyö. Tässä esitetään yhden koulun opetussuunnitelmatyön erästä välivaihetta ja tuloksia on myös arvioitava sellaisina.

Opetusuunnitelman perusteiden mukaan Luonnontieteiden opetus välittää kuvaa ihmisen elinympäristöstä, ihmisen ja ympäristön vuorovaikutussuhteesta sekä auttaa näkemään luonnontieteelliseen tietoon perustuvan yksilöllisen ja yhteisöllisen vastuun merkityksen. Opetuksen tehtävänä on auttaa ymmärtämään luonnontieteiden ja teknologian mahdollisuuksia ja rajoituksia. näin on mahdollisuus kehittää sellaisia tietoja ja taitoja, joita tarvitaan otettaessa kantaa elämää ja ympäröivää maailmaa koskeviin arvoihin ja kysymyksiin. Kansalaisyhteiskuntaan kasvaminen edellyttää kykyä osallistua yhteisten ongelmien ratkaisemiseen. Luonnontieteiden opetuksen tulee osaltaan tukea oppilaan valmiuksia osallistua yhteiskunnassa tapahtuvaan päätöksentekoon.

4.1 Ala-asteen opetussuunnitelma

Ala-asteella opetetaan biologiaa, maantietoa, ympäristöoppia ja kansalaistaitoa tuntijaon mukaan eri oppiaineina. Fysiikan ja kemian aines kuuluu osana ympäristöoppiin. Luonnontieteiden opiskelun päämääränä on tukea ja ohjata lapsen kasvua tutkivaksi ja toimivaksi kansalaiseksi, joka on kiinnostunut luonnosta, sen tutkimisesta ja suojelusta.

Luonnontieteiden kohteita ovat luonto, ihminen sekä näiden vuorovaikutussuhteet. Opetuksen tavoitteena on yleistavoitteiden suuntaisesti kehittää monipuolisia ajattelun taitoja sekä auttaa oppilasta ymmärtämään itseään, luontoa ja yhteiskuntaa sekä omaa suhdettaan niihin.

Ympäristö- ja luonnontieteiden tehtävänä on tutustuttaa oppilas hänen oman luontaisen kiinnostuksensa pohjalta yksinkertaisiin luonnontieteellisiin tutkimusmenetelmiin. Oppimisprosessille on ominaista eteneminen ilmiöiden havaitsemisesta peruskäsitteiden jäsentämiseen ja opitun tiedon käyttämiseen arkielämän tilanteissa. Ympäristö- ja luonnontieto luo pohjaa luonnontieteellisen ajattelun kehittymiselle. Opetuksessa korostuvat erityisesti oppilaiden omaa aktiivisuutta ja keskinäistä yhteistoiminnallisuutta painottavat työtavat.

Ympäristö- ja luonnontieteiden tehtävänä on auttaa oppilasta tutustumaan itseensä ihmisenä, osana lähiyhteisöjä, kansaa ja ihmiskuntaa. Sen tehtävänä on lisäksi tutustuttaa oppilas maapallon eri alueisiin, niiden luontoon ja kulttuuriin sekä auttaa oppilasta rakentamaan omaa kulttuuri-identiteettiään. Se ohjaa oppilasta ymmärtämään erilaisia ihmisiä ja kulttuureita ja arvioimaan ihmisten toiminnan vaikutuksia maapallolla sekä luo pohjaa ekologisesti kestävän ympäristösuhteen syntymiselle.

Kuvio 13a. Ympäristö- ja luonnontieteen sisällöt ja menetelmät.

Kuvio 13b. Ympäristö- ja luonnontieteen sisällöt ja menetelmät.

Luonnontieteiden opetuksen tavoitteena on, että oppilas

Luonnontieteiden keskeisiä sisältöjä ovat:
Aine ja energia

Eliöt ja elinympäristö Maapallo ja sen alueet Ihminen ja ympäristö

Luonnontieteiden opetukselle on tyypillistä oppilaan oman aktiivisuuden ja hyvän itsetunnon kehittäminen. Tämä edellyttää ilmiöiden omakohtaista tutkimista, johtopäätösten tekemistä, saatujen tutkimustulosten esittämistä ja niistä keskustelemista. Tietoa hankitaan paitsi luonnosta myös muista lähteistä, koska siten voidaan opetella monipuolisesti tiedon käsittelyn taitoja, hankkimista, muokkaamista, käsittelyä, esittämistä, käyttämistä, arvioimista ja soveltamista.

Lähiympäristön tutkiminen ja ympäristön ilmiöiden säännöllinen seuraaminen totuttaa oppilaat pitkäjänteiseen työskentelyyn. Samalla se opettaa mm. hahmottamaan maaston ja kartan suhdetta, kehittää lajintuntemusta ja käsittelemään ympäristökysymyksiä. Matematiikasta opittuja mittaamis- ja arviointitaitoja käytetään hyväksi kokeellisessa työskentelyssä. Ympäristö- ja luonnontiedon alueeseen kuuluvia aiheita voidaan luontevasti käsitellä eheyttävinä teemoina tai projekteina sekä toteuttaa leirikouluna.

Tiedollisen alueen lisäksi arvioinnissa tulisi ottaa huomioon työskentelytaidot: kekseliäs ja tavoitteinen työskentely, kätevyys, siisteys ja turvallisuus, johtopäätösten tekeminen ja esittäminen.

Esimerkki koulukohtaisen opetussuunnitelman laatimisesta ala-asteelle

Esimerkkikoulussamme opetussuunnitelman laatimiseen liittyvässä koulun itsearviointivaiheessa oli sovittu, että opetussuunnitelma laaditaan yhteistyössä ala- ja yläasteen kanssa. Ensimmäisessä ala- ja yläasteen opettajien keskustelussa todettiin mm. seuraavaa:

Seuraavaa kokousta varten kartoitettiin keskeiset käsitteet ja keskeiset luonnon tutkimisen taidot kustakin luonnontieteellisestä oppiaineesta. Seuraavassa kokouksessa ala-asteen opetussuunnitelmatyön suunnittelu aloitettiin kiinnittämällä taululle erilaisia luonnon tutkimisen menetelmiin ja luonnontiedon sisältöihin liittyviä lappuja. Kuvaan on merkitty vain pieni osa lapuista.

Kuvio 14. Luonnon tutkimisen menetelmiin ja luonnontieteen sisältöihin liittyviä lappuja.

Luonnon tutkimisen taitoihin liittyvät laput järjestettiin hierarkkiseen järjestykseen. Sisältölaput järjestettiin vuosiluokittain järjestykseen. Sovittiin, että järjestettyjen lappujen pohjalta laaditaan seuraava opetussuunnitelmaversio. Alustava työversiota arvioitiin ja kehitettiin edelleen ja laadittiin sen pohjalta lopullinen opetussuunnitelma ala-asteen luonnontieteiden opetusta varten.

4.2 Yläasteen fysiikan ja kemian opetussuunnitelma

Fysiikan ja kemian opetuksen tehtävänä peruskoulussa on ohjata luonnontieteille ominaiseen ajatteluun, tiedonhankintaan ja tietojen käyttämiseen elämän eri tilanteissa. Opetus antaa oppilaalle persoonallisuuden kehittymisen ja nykyaikaisen maailmankuvan muodostamisen kannalta välttämättömiä aineksia ja se auttaa ymmärtämään luonnontieteiden ja teknologian merkityksen osana kulttuuria. Oppimisen tulee olla innostavaa ja mielekästä ja opetuksen tulee lähteä siltä menetelmälliseltä ja tiedolliselta tasolta, jonka oppilaat ovat aikaisemmissa opinnoissaan  saavuttaneet.

 Fysiikan ja kemian opetuksen tulee tukea kokonaisuuksien hahmottamista yli oppiainerajojen. Kokonaisuudet voivat muodostua eri tavoin, esimerkiksi seuraavasti: rakenteet ja järjestelmät, vuorovaikutukset, energia, prosessit ja kokeellinen menetelmä. Fysiikan ja kemian opetukselle on tyypillistä eteneminen havaintoja ja mittauksia tekemällä luonnossa esiintyvien ilmiöiden riippuvuus- ja vuorovaikutussuhteiden ymmärtämiseen.

Fysiikan ja kemian opetuksen kohdetta, menetelmää ja tiedon luonnetta voidaan havainnollistaa seuraavan kaavion avulla:

Kuvio 15. Fysiikan ja kemian sisällöt ja menetelmät.

Fysiikan ja kemian opetuksen tavoitteet

Fysiikan opetuksessa voidaan erottaa kaksi yleistä tavoitetasoa:

Kvalitatiivisella tasolla on tavoitteena, että oppilas

Kvantitatiivisella tasolla on tavoitteena, että oppilas

Kemian opetuksen lähtökohtana ovat oppilaan omaan elinympäristöön liittyvien aineiden ja ilmiöiden havaitseminen ja tutkiminen, josta edetään kemian peruskäsitteisiin ja aineiden ominaisuuksien tuntemiseen.

Kemian opetuksen tavoitteena on, että oppilas

Fysiikan ja kemian opetuksen yhteisenä tavoitteena on lisäksi, että oppilas oppii toimimaan yhdessä toisten kanssa sekä omaksuu turvalliset työskentelytavat.

Fysiikan ja kemian sisällöt

Opetuksen suunnittelussa tulee kiinnittää huomio siihen, että oppiminen tukee oppiainerajat ylittävää kokonaisuuksien hahmottamista. Tällaiset kokonaisuudet tai teemat voivat luonnontieteissä muodostua eri tavoilla. Sisällöt valitaan siten, että ne tukevat koulun, luonnontieteiden sekä fysiikan ja kemian opetuksen tavoitteiden saavuttamista. Taulukossa fysiikan ja kemian opetuksen keskeiset sisällöt on koottu viideksi teemaksi. Ne eivät muodosta opetuksen lähtökohtaa vaan oppimisen tulee edetä kohti niiden hahmottamista. Opetussuunnitelmissa opetuksen sisällöt voidaan jäsentää myös muulla tavalla.

Taulukko 1. Yläasteen fysiikan ja kemian keskeiset sisällöt.
 
Rakenteet ja järjestelmät Vuorovaikutukset Energia Prosessit Kokeellinen menetelmä
Maailmankuvan hahmottamisen kannalta tarpeellisia luonnon ja ihmisen aikaansaamia perusrakenteita ja järjestelmiä:
· ihmisen aikaansaamia rakenteita ja järjestelmiä, kuten koneet ja virtapiirit
· aineen rakenne ja sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
· atomit, alkuaineet ja kemialliset yhdisteet
· galaksit, tähti- ja planeettajärjestelmät
Vuorovaikutus jäsentävänä käsitteenä, jonka avulla tarkastellaan ilmiöitä ja niiden välisiä vuorovaikutussuhteita:
· voima ja liike
· kosketusvoimat
· sähkö ja magnetismi
· kemialliset sidokset
· radioaktiivisuus, säteilyn käyttö ja siltä suojautuminen 
Energian merkitys luonnossa ja yhteiskunnassa:
·energian säilyminen ja huononeminen fysikaalisissa ja kemiallisissa prosesseissa
· energian muodot
· energian lähteet, tuotanto, kulutus ja ympäristövaikutukset
· energian säästäminen ja hyvinvointi
Luonnon omat ja ihmisen aikaansaamat prosessit:
· energian sitoutuminen, vapautuminen ja siirtyminen answer 
· olomuodon muutokset
· kemiallinen reaktio
· aineiden kiertokulku luonnossa
· aine kemian- ja muissa teollisuusprosesseissa
· raaka-aineet ja niiden jalostaminen
· aineiden yhdistäminen ja erottaminen
· esimerkkejä erityyppisistä prosesseista
Luonnontieteellisen tiedonhankinnan menetelmät ja niiden
pätevyysalueet:
· kysymysten tekeminen ja ongelmien hahmottaminen
· vertaaminen ja luokittelu
· hypoteesien tekeminen ja niiden testaaminen
· havaintojen ja mittausten tekeminen
· tulosten käsittely ja niiden tulkitseminen
· johtopäätösten tekeminen
· tulosten luotettavuuden arvioiminen
· kokeiden ja tutkimusten suunnitteleminen

Keskeiset sisällöt on esitetty siten, että fysiikan ja kemian aines voidaan jakaa vuosiluokittain fysiikan ja kemian kesken koulun omien päämäärien mukaisesti. Sisältöluettelossa ei ole esitetty perinteistä fysiikan ja kemian osa-alueisiin perustuvaa luetteloa (mekaniikka, aaltoliikeoppi, ... , epäorgaaninen kemia ja orgaaninen kemia). Tällä esitystavan vallinnalla on haluttu tuoda esille koulujen mahdollisuus valita sisältöjä omien tavoitepainotustensa mukaisesti ja myös keskittyä olennaisempien asioiden perusteelliseen käsittelyyn. Uusi ratkaisumalli mahdollistaa mm. seuraavat sisältöjen valintakriteerit:

Sisällöt voidaan valita toki monella muullakin tavalla esimerkiksi yhdistelemällä edellä esiteltyjä ryhmiä. Oleellista on se, että tehdyillä valinnoilla tuetaan rakenteiden ja järjestelmien, vuorovaikutusten, energian ja prosessien sekä kokeellisten työskentelytaitojen oppimista. Sisältöjä tarkasteltaessa saattaa tuntua siltä, että omasta mielestä keskeisin fysiikan tai kemian sisältö on jäänyt luettelosta pois. Sisältöluettelosta puuttuvat mm. arkielämän kemian ilmiöt, arkipäivän fysiikka, ympäristökasvatus, elektroniikka ja kierrätys. Tällainen ratkaisu on tehty tietoisesti. Keskeisten sisältöjen taulukossa on esitetty vain sisältöjä kokoavia yläkäsitteitä ja annettu joitakin esimerkkejä niistä. Yksityiskohtainen sisältöjen valinta on jätetty opettajien (kunnan) tehtäväksi. Vastaavanlaista ratkaisua ei voitaisi tehdä muissa maissa, sillä opettajien peruskoulutus ja sen myötä ammattitaito on Suomalaisessa koulussa korkea (vertaa Antila 1993, Montonen 1993).

Ihmetystä saattaa herättää myös kokeellisen menetelmän nimeäminen sisällöksi. Tällä ratkaisulla halutaan korostaa sitä, että oppilaiden tulisi oppia yläasteen aikana kokeellisen työskentelyn taidot, jotta lukiossa ja muissa keskiasteen oppilaitoksissa voitaisiin olettaa oppilaiden hallitsevan ne. Koulussa ja kunnassa on myös helpompaa perustella laboratoriotilojen ja -välineiden tarvetta sekä tietyn suuruista ryhmäkokoa, kun kokeellisen työskentelyn taidot ovat keskeisiä yläasteen sisältöjä. Opettajan on aina helpompi vedota normitekstiin kuin omiin tuntemuksiinsa ja mielipiteisiinsä.

Perusteluina uudelle fysiikan ja kemian sisältöjen ryhmittelylle voidaan esittää mm. seuraavaa:

Opetuksen luonne ja opiskelun lähtökohtia

Fysiikan ja kemian ilmiöiden jäsentäminen, peruskäsitteiden ymmärtäminen ja ajattelun kehittyminen edellyttävät opetukselta monipuolisia työtapoja. Fysiikan ja kemian käsitteiden omaksumista ja ymmärtämistä voidaan tukea työtavoilla, joissa oppilailla on mahdollisuus keskustella ja olla vuorovaikutuksessa toisten kanssa.

Fysiikan ja kemian opetukseen kuuluu kokeellinen ja tutkiva lähestymistapa, joka lähtee tieteenalojen omasta luonteesta ja tukee samalla oppilaan persoonallisuuden kasvua, erityisesti itsetunnon kehittymistä. Käsiteltävien asioiden tulee liittyä mahdollisimman läheisesti arkipäivään ja omakohtaisiin kokemuksiin, ja opetuksen tulee antaa aineksia ympäristökysymysten fysikaalis-kemiallisten perusteiden ymmärtämiseksi.

Opetuksen kokeellisuus tarkoittaa nojautumista ympäristöstä kokeellisesti hankittuun tietoon. Havaintoja, mittauksia, kokeita ja kokeellista tutkimusta käytetään lähtökohtana muodostettaessa ja otettaessa käyttöön luokittelevia ja jäsentäviä käsitteitä, suureita, lakeja ja teoreettisia malleja sekä tarkasteltaessa tiedon sovelluksia. Kokeellisuus voi olla omakohtaista toimintaa, laboratoriotyöskentelyä, demonstraatioita, opintokäyntejä, audio-visuaalisten välineiden tai kerronnan avulla tapahtuvaa toimintaa. Olennaista on johdonmukainen ohjaaminen kokeelliseen tiedonhankinnan menetelmään, johon kuuluu:

Turvallisten ja asianmukaisten työskentelytottumusten omaksumiseen tulee kiinnittää erityistä huomiota.

Fysiikan ja kemian opetuksessa käytetään rinnan monia didaktisia periaatteita, joista tässä voidaan kiinnittää huomiota kokeellisen menetelmän käyttöön sekä arkielämän kokemusten hyödyntämiseen läpäisevinä periaatteina opetuksessa. Seuraavassa on lueteltu eräitä tärkeitä didaktisia periaatteita (Vertaa Erätuuli ja Meisalo 1991, 1 - 4, Lavonen 1991, 1993 ja Lavonen & Sahlberg 1992):

Arviointi

Arviointi ohjaa opetusta ja oppimista. Sen perustana ovat opetuksen tavoitteisiin liittyvät laadulliset ja määrälliset oppimistulokset. Arvioinnissa tulee tiedon käsitteellisen hallinnan lisäksi painottaa tietojen soveltamisen ja tutkimustulosten tulkitsemisen sekä kokeellisen työskentelyn ja mittaustulosten taitojen kehittymistä. Opettajan suorittaman arvioinnin lisäksi opetuksessa tulee tukea myös oppilaan itsensä suorittaman arvioinnin tärkeyttä. Arviointia on tarkasteltu tarkemmin luvussa 5.

Uuden opetussuunnitelman myötä koulun työtavat monipuolistuvat. Oppitunneilla käytetään yhä enenevässä määrin projektityyppistä työskentelyä, luonnontutkimustehtäviä ja erilaisia tiedon käsittelyyn liittyviä menetelmiä. On selvää, että pelkkä tuloksen arvioiminen ja arvostelu ei riitä. Opettajan tulee kerätä systemaattisesti tietoa mm. siitä,

Esimerkki fysiikan ja kemian koulukohtaisen opetussuunnitelman laatimisesta

Esimerkkikoulussamme opetussuunnitelman laatimiseen liittyvässä koulun itsearviointivaiheessa oli sovittu, että opetussuunnitelma laaditaan yhteistyössä ala- ja yläasteen kanssa. Kun ala-asteen opetussuunnitelma oli hahmottunut, yläasteen suunnitelmaa alettiin laatimaan tältä pohjalta. Muina keskeisinä laadinnan periaatteina pidettiin aihekokonaisuuksien ja oppiaineiden välisen integraation ja koordinaation huomioon ottamista.

Taulukko 2. Aihekokonaisuuksien liittyminen fysiikan ja kemian opetukseen.
 
  Ympäristökasvatus Terveyskasvatus Teknologia
Luonnontiede
Mekaniikka
Aaltoliike
- luonnontieteellinen käsitteenmuodostus
- luonnontieteiden yhteinen peruskäsitteistö
- äänen käyttäytyminen ja akustiikka sekä meluntorjunta
- työturvallisuus: työasennot ja statiikka
- liikennekasvatus, auton rakenne ja turvallisuus
- luonnontieteellinen käsitteenmuodostus
- mekaaniset koneet (vivut)
- pyörimisliike (linko, moottori)
- valo (peilit, valaistus, värit)
- ääni ja akustiikka
Energia
Lämpö
- energialähteet, energian tuottaminen ja kuluttaminen, energian tuottamisesta koituvat riskit yksilölle ja ympäristölle, ympäristökemia/ympäristöfysiikka
- energian huononeminen
- taloudelliset kysymykset ja energiansäästö: välillinen ja välitön energiankulutus
- ruoka-aineiden energiasisältö ja eri elintoimintojen energiankulutus
- energian tuottamisesta koituvat riskit yksilölle ja ympäristölle, 
- paloturvallisuus, turvamääräykset.
- energialähteet, energian tuottaminen ja kuluttaminen, 
- energian muuntoprosessit, energian säilymislaki 
- termodynaamiset koneet (jääkaappi)
- lämmön siirtyminen, rakennusten lämmitys ja eristys
- sähkövirran lämpövaikutukset (hella) ym.
Sähkö - taloudelliset kysymykset ja energiansäästö: sähkönkulutus, energiankulutus eri laitteissa, termostaatin merkitys sähköliedessä.
- sähkö energian siirron välineenä
- sähköturvallisuus: sulake, pistorasiatyypit, sähkön biologiset vaikutukset, teknisten merkintöjen ymmärtäminen (arvokilpi),  - jännite, virta, sähköenergia ja sen ostaminen, verkkojännite, laitteen teho, yleismittarin käyttö
- lämpövastus, rele, sulake, virtapiirit, 
- sähkömagnetismi (sähkömoottori ja muuntaja)
- elektroniikka ,
- tietotekniikka 
- sähkö energian siirron välineenä
Aineen rakenne
Säteily
- spektroskopia, ympäristömittaukset
- radioaktiivisuus, ionisoiva säteily, säteilyn biologiset vaikutukset, säteilyltä suojautuminen
- säteilysterilointi, 
- ionisoivan säteilyn käyttö lääketieteessä diagnostisointiin: röntgenkuvaus ja merkkiainetekniikka
- ionisoivan säteilyn käyttö esim. sädehoidossa
- aineen rakenteen tutkimisen tekniikat
- ionisoivan säteilyn käyttö teollisuudessa
Elottoman 
luonnon kemia
- raskasmetallit
- kasvihuonekaasut
- happamoittavat aineet
- otsoni
- lannoite- ja kasvinsuojeluaineet
- kemikaalien terveysvaikutukset
- lääkeaineet
- elämälle välttämättömät hivenaineet
- kemian teollisuus: lasi, keramiikka, metalliteollisuus, lannoiteaineet
Elollisen luonnon kemia - palaminen, polttoaineet ja ympäristövaikutukset
- öljy ja öljyteollisuus
- paeriteollisuus
- ruoka-aineet ja niiden rakentuminen hiilihydraateista, valkuaisaineista ja rasvoista - kemian teollisuus: öljy, muovi, paperi, 

Oppiaineiden välistä integrointia ja koordinointia tarkasteltiin erityisesti fysiikan, kemian, biologian ja maantieteen kesken. Yhteisten kokousten pohjalta laadittiin seuraava taulukko, jossa osoitettiin eri sisältöjen sijoittuminen eri luokka-asteille. Samaa taulukkoa käytettiin myöhemmin varsinaisen opetussuunnitelman ja integrointi- sekä koordinointisuunnitelmien laatimisessa.

Taulukko 3. Biologian ja maantieteen integrointi fysiikan ja kemian opetukseen.
 
  fysiikka ja kemia biologia
7 lk Veden fysiikkaa ja kemiaa:
- varmistetaan aineen olomuodot, olomuotojen tunnusmerkit,
- vesi liuottimena, veden suolapitoisuuden määrittäminen, tiheys, 
- diffuusio ja osmoosio ilmiöinä, väkevyyserojen tasoittuminen,
- adheesio ja koheesio ilmiöinä,
- veden pintajännitys ilmiönä,
- veden happamoituminen, hapot ja emäkset, neutraloiminen.
Vesi biologisissa prosesseissa:
- itämeren suolaisuus, harppauskerros,
- kasvien vedenotto, solumalli,
- happamuus luonnossa, 
- kalkitseminen.
7 lk Ympäristön tilan seuraaminen:
- vesistöjen laadun tarkkailuun soveltuvat fysikaaliset ja kemialliset mittaus- ja määrityskeinot.
Ympäristön tilan seuraaminen.
- bioindikaatio.
  kemia biologia
8 lk Hiilyhdisteet:
- yhteyttäminen, hiiliyhdisteet (rakenne, ominaisuudet, esiintyminen),
- hiilihydraatit: sokerit, tärkkelys ja selluloosa (rakenne, ominaisuudet, esiintyminen),
- valkuaisaineet (rakenne, ominaisuudet, esiintyminen),
- rasvat: tyydyttyneet ja tyydyttymättömät ravintorasvat (rakenne, ominaisuudet, esiintyminen).
Hiiliyhdisteet kasvi- ja eläinkunnassa.
- yhteyttäminen, kasvien rakentuminen,
- selluloosa kasvien tukiaineena,
- ravintoaineet ja ruoansulatus,
- terveys.
  kemia biologia ja maantieto
8 lk Ihmisen aikaansaamia prosesseja ja niiden vaikutus ympäristöön:
- metalliatomin matka kaivoksesta valmiiksi tuotteeksi, metallien korroosio, hapettuminen ja pelkistyminen
- selluloosakuidun matka metsästä paperiksi, makromolekyylit
- rikkihappo, typpihappo ja lannoiteteollisuus
- hiilivedyn matka öljylähteestä muovituotteeksi tai keinokuiduksi, petrokemian teollisuus,
- otsonikadon syntyminen
- happamoittavat oksidit, happamuus
- kasvihuonekaasut.
Raaka-aineet ja teollisen toiminnan vaikutus ympäristöön ja yhteiskuntaan:
- kaivostoiminta ja metalliteollisuus
- paperiteollisuus, puun kasvu, 
- lannoitteet ja lannoiteteollisuus
- öljy, raakaöljyn syntyminen, 
- otsonikadon vaikutus biologisiin prosesseihin,
- happamoitumisen vaikutus luontoon,
- kasvihuoneilmiön vaikutus biologisiin prosesseihin ja maantieteellisiin alueisiin.
  fysiikka biologia
9 lk - optiset kojeet, silmä ja silmälasit - silmän toiminta
  fysiikka maantiede ja biologia
9 lk rakenteet ja vuorovaikutukset
- liike, pyörimisliike, maapallon pyöriminen
- paine, ilmanpaine, hydrostaattinen paine, tuulen synty (kaasun laajeneminen, alipaine, ylipaine)
- sääilmiöiden perusteiden selittäminen,
- maailmankaikkeuden rakenne ja gravitaatiovuorovaikutus; galaksijärjestelmät, galaksit, aurinkokunta fysikaalisena järjestelmänä, planeetat ja niiden kuut, Maa
rakenteet ja vuorovaikutukset, Maa
- maapallon pyöriminen, vuorokauden ajan vaihtelu, vuodenaikojen vaihtelu, 
- sääilmiöiden havaitseminen ja selittäminen, korkea- ja matalapaine, tuulet, tuulten esiintyminen maapallolla,
- aurinkokunnan rakenne
  energia
- energia ja sen säilyminen
- energian huononemisen periaate
- energialähteet, energian tuottaminen ja kuluttaminen, energian tuottamisesta koituvat riskit yksilölle ja ympäristölle
- lämpöenergia, olomuodon muutokset,
- energian säästäminen, välillinen ja välitön kulutus
- paloturvallisuus
energia
- energia ja sen säilyminen
- astronomiset ja geofysikaaliset energialähteet ja energiamuodot (ydinenergia, geoterminen energia, vuoroveden energia, tuulien energia), 
- energian säästäminen, välillinen ja välitön kulutus
- energian tuottamiseen liittyvät riskit yksilölle ja ympäristölle, luonnonsuojelu, ekologia
- ravintoaineet; ruuansulatus, aineenvaihdunta, 
- hikoilu ja ihmisen lämpötilan säätely
-ruoka-aineiden energiasisältö ja eri elintoimintojen energiankulutus
  sähkö
- jännite, virta, sähköteho
- sähkön teollinen tuottaminen
- sähkö energian siirron välineenä
- sähkön biologiset vaikutukset
sähkö
- sähkön tuottaminen ja kuluttaminen
- sähkö energian siirron välineenä
- hermokudos, biologisten systeemien simulointi virtapiireillä
- sähkön biologiset vaikutukset

Taulukko 4. Fysiikan ja kemian sekä kotitalouden, teknisen ja tekstiilityön välinen koordinointi ja integrointi.

Mekaniikka
Kotitalous Käsityö
- suureet ja niiden mittaaminen: massa (erilaiset vaa'at), aika, tilavuus (veto- ja kuutiomitat sekä niiden väliset yhteydet), tiheys (eri tiheyksisten nesteiden sekoittaminen esim. salaattikastikkeessa)
Arkhimedeen laki (kappaleiden kelluminen)
- pyörimisliike (linko, pesukone)
- yksinkertaiset mekaaniset kojeet (purkinavaaja, sakset)
- valon käyttäytyminen (ikkunat, peilit, valaistus, värit)
- äänen käyttäytyminen ja akustiikka sekä meluntorjunta
- työturvallisuus: työasennot ja statiikka
- suureet ja niiden mittaaminen: massa (erilaiset vaa'at), aika, pituus (työntömitta, mittanauha, erilaiset mittajärjestelmät) tilavuus (veto- ja kuutiomitat sekä niiden väliset yhteydet), 
- kitka ja sen pienentäminen, 
- pyörimisliike (porakone, sorvi, hiomakone), 
- statiikka (kangaspuut, erilaiset leikkurit,...), 
- yksinkertaiset mekaaniset kojeet (hohtimet ym. vivut; kiila, puukko, höylä, ym kaltevat tasot, talja)
- valon käyttäytyminen (ikkunat, peilit, valaistus, värit)
- äänen käyttäytyminen ja akustiikka sekä meluntorjunta
- työturvallisuus: työasennot ja statiikka 

Lämpö
Kotitalous Käsityö
- lämpötila
- ruoka-aineiden energiasisältö ja eri elintoimintojen energiankulutus
- energian muuntoprosessit, energian säilymislaki (sähköenergia -> mekaaninen energia, pesukone, linko), (sähköenergia->lämpöenergia), .
- olomuodon muutokset (ruuan valmistus ja säilytys, keittäminen, pakastaminen
- lämmön siirtyminen (kattilan pohjamateriaali, uuni, grilli, mikroaaltouuni, lämpösäteily, lämpöeristeet, lämpöpattereiden sijoittaminen)
- ominaislämpökapasiteetti (ruuan säilyttäminen lämpimänä/kylmänä), 
- paineen vaikutus aineen kiehumispisteeseen (painekattila), 
- tyhjiökuivaus, kuumasterilointi, termospullo.
- lämpölaajeneminen (kiinnijuuttuneiden lasien/ korkin irrotus)
- termodynaamiset koneet (jääkaappi)
- taloudelliset kysymykset ja energiansäästö: lämmitys, energiankulutus eri laitteissa, erilaiset keittoastiat eri käyttötarkoituksessa
- paloturvallisuus, turvamääräykset.
- lämpötila ja lämpötilan kontrollointi (esineiden kuumeneminen niitä työstettäessä, voiteluaineiden merkitys)
- energian muuntoprosessit, energian säilymislaki (sähköenergia -> mekaaninen energia)
- sähkövirran lämpövaikutukset (termostaatti, silitysrauta ym.)
- ämmön siirtyminen (hitsattaessa esineen lämpeneminen), 
- lämpölaajeneminen (kiinnijuuttuneiden muttereiden irrotus, lämpölaajenemisen merkitys rakenteiden suunnittelussa), -
- taloudelliset kysymykset ja energiansäästö: lämmitys, energiankulutus eri laitteissa, karstan ja lian vaikutus lämmön siirtymiseen.
- lämpösäteily (ikkunat), lämpöeristeet, 
- termodynaamiset koneet (2- ja 4-tahtimoottori, mopon huolto)
- paloturvallisuus: turvamääräykset.
Sähkö
- jännite, virta, sähköenergia ja sen ostaminen, verkkojännite, laitteen teho.
- sähkövirran lämpövaikutukset (hella) ym.
- lämpövastus, rele, sulake, virtapiirit, 
- taloudelliset kysymykset ja energiansäästö: sähkönkulutus, energiankulutus eri laitteissa, termostaatin merkitys sähköliedessä.
- sähköturvallisuus: sulake, pistorasiatyypit, sähkön biologiset vaikutukset, teknisten merkintöjen ymmärtäminen (arvokilpi), 
- hopea- ja teräsesineet eivät saa olla lähekkäin astianpesukoneessa (sähkökemiallinen pari)
- jännite, virta, teho, verkkojännite
- lämpövastus, rele, sulake, virtapiirit, jännitelähteet (paristo, dynamo), 
- yleismittarin käyttö sähköenergia ja sen ostaminen, verkkojännite, laitteen teho
- elektroniikka (elektroniikan peruskomponentit, piirilevyjen suunnittelu), 
- sähkömagnetismi (sähkömoottori, muuntaja, sähköhitsaus)
- tietotekniikka (tietokoneen käyttö erilaisissa suunnittelutehtävissä, mittaamisessa ja säätämisessä)
- termostaatin merkitys sähköliedessä, erilaisten kotona käytettävien laitteiden toiminta, huolto ja korjaus
- sähköturvallisuus: sulake, pistorasiatyypit, sähkön biologiset vaikutukset, teknisten merkintöjen ymmärtäminen (arvokilpi)
Kotitalous Käsityö
Aineen rakenne
- kiinteiden aineiden, nesteiden ja kaasujen ominaisuudet, säteilysterilointi, pakkausmateriaalit.
- tekstiilien lujuus- ja kimmo-ominaisuudet, pöly ja sähköstatiikka, astioiden pesu ja pintajännitys,
- aineen rakenteen merkitys sen työstämiseen, tekstiilien lujuus- ja kimmo-ominaisuudet, pöly ja sähköstatiikka

Yläasteen tuntijako laadittiin siten, että rehtori antoi opettajien tehtäväksi pohtia mm. seuraavia kysymyksiä:
- Suunnitelkaa oman aineen tuntijako ja koko yläasteen tuntijako:

1. yhteisten aineiden tuntimäärä/kurssimäärä,
2. valinnaisten aineiden tuntimäärä/kurssimäärä
3. yhteisten aineiden ja valinnaisten aineiden sijoittuminen eri luokkatasoille.

-Mitä etua ja haittaa on kurssimuotoisesta ja luokattomasta yläasteesta?
- Ovatko jotkut valinnaiset vuosiviikkotunnit/kurssit kaikille yhteisiä?
- Minkälainen kurssiesite kursseista laaditaan?
- Miten koulun toiminta-ajatus ilmenee kaikille yhteisissä ja valinnaisissa kursseissa?

Rehtorin esittämiä kysymyksiä käsiteltiin ensin aineryhmissä, sitten opetussuunnitelmatyöryhmässä ja lopuksi opettajien kokouksessa. Koulussa päädyttiin kurssimuotoiseen ja luokattomaan yläasteeseen. Siitä katsottiin saavutettavan seuraavat edut:
- Kurssittaminen jäntevöittää opiskelua yläasteella. Oppilailla on koko lukuvuotta pienempiä osatavoitteita eli suoritettavana yksi kurssi kerrallaan.
- Yläaste voidaan arvioida kokonaisuutena kaikkien suoritettujen kurssien avulla.
- Jos oppilas opiskelee yläasteella esimerkiksi matematiikkaa yli minimikurssimäärän, lukiossa hänen ei välttämättä tarvitse aloittaa ensimmäisestä kurssista. Tällöin hän voi opiskella lukiossa enemmän valinnaisia kursseja ja päästä opinnoissaan pidemmälle.
- Valinnaiset kurssit voidaan opiskella keskitetysti. Esimerkiksi luontoon liittyvät kurssit on järkevää sijoittaa syksyyn tai kevääseen, koulun lehteen liittyvä kurssi on järkevä liittää lehden ilmestymiskertoihin jne.
- Oppilaan on helpompi valita eri pituisia oppimääriä pakollisissa aineissa, kun lisätunnit ovat kursseina.

Opetussuunnitelman laadinnan aikana havaittiin erilaisia ongelmia. Seuraavassa luettelo joistakin havaituista ongelmista:
- yleisesti toivottiin yleisohjeita suunnittelulle,
- koulun opetussuunnitelman yleinen osa lukuunottamatta koulun toiminta-ajatusta ja sen tulkintaa ei valmistunut ennen ainekohtaisen suunnittelun alkua,
- miten yleistavoitteet muotoillaan
- miten koulun toiminta-ajatus näkyy eri oppiaineissa?
- miten koulun soveltavat kurssit ilmentävät koulun toiminta-ajatusta
- jos koulussa on laaja valinnaisuus, niin miten koulun toiminta-ajatus toteutuu, tarvitaanko toiminta-ajatuksen suuntaisia kursseja?
- miten siirtymäkaudella toimitaan?
- mikä on pakollista yläasteella?

Fysiikan ja kemian opetussuunnitelma laadittiin sellaiseksi, että sitä voidaan käyttää sekä kurssimuotoisessa että perinteisessä yläaseessa. Fysiikan ja kemian opetussuunnitelma rakentuu yleisestä osasta ja kurssikuvauksista. Fysiikan ja kemian opetussuunnitelman yleisessä osassa kuvattiin kokeellisuuden merkitystä ja oppiaineiden luonnetta. Laaditun opetussuunnitelman pohjalta fysiikka ja kemia opiskellaan ylä-asteen aikana kuuden kurssin kokonaisuutena. Nämä kurssit ovat fysiikan ja kemian perusteet, elottoman luonnon kemiaa, elollisen luonnon kemiaa, luonnontieteet ja teknologia, liike ja lämpö, valo ja sähkö. Biologian ja maantieteen opettajien kanssa kartoitetut yhteiset sisältöalueet sijoitettiin vuosiluokille siten, että integrointi ja koordinointi on jatkossa helpompaa.

Näiden lisäksi luonnontieteisiin tulee 4 kurssia entisen maa-ja metsätalouden sekä puutarhan hoidon kaltaista kurssia, yksi vesistöjen tutkimisen, yksi luonnon rakenteiden ja yksi soveltavan luonnontieteen kurssi. Vesistöjen tutkimisen kurssi sisältää ympäristökasvatusta, vesien kemiaa ja biologiaa, vesistöjen tutkimiseen liittyviä fysikaalisia ja kemiallisia määritysmenetelmiä sekä bioindikaatiota. Soveltavan luonnontieteiden kurssi liittyy käytäntöön ja sisältää mm. elektroniikkaa, piirilevyn suunnittelua ja valmistusta sekä tietotekniikkaa.

Tässä www-materiaalissa kuvataan vain tiettyjä prosessin vaiheita koulukohtaisen opetussuunnitelman laatimisesta. Muut koulut voivat soveltaa tätä omassa opetussuunnitelmatyössään tai lähteä alusta alkaen omaan profiiliinsa paremmin soveltuvista lähtökohdista. Tällöinkin voidaan käyttää hyväksi edellä esitettyä koulun opetussuunnitelman kehittämisprosessia.

4.3 Lukion fysiikan ja kemian opetussuunnitelma

Lukion luonnontieteiden opetus välittää kuvaa ihmisen elinympäristöstä, ihmisen ja ympäristön vuorovaikutussuhteesta sekä auttaa näkemään luonnontieteelliseen tietoon perustuvan yksilöllisen ja yhteisöllisen vastuun merkityksen. Opetuksen tehtävänä on auttaa ymmärtämään luonnontieteiden ja teknologian merkitys osana inhimillistä kulttuuria. Opetuksen tulee kehittää sellaisia tietoja ja taitoja, joita tarvitaan otettaessa kantaa elämää ja ympäröivää maailmaa koskeviin arvoihin ja kysymyksiin. Yhteiskunnan kansalaiseksi kasvaminen edellyttää kykyä osallistua yhteisten ongelmien ratkaisemiseen. Luonnontieteiden opetuksen tulee osaltaan tukea oppilaan valmiuksia osallistua yhteiskunnassa tapahtuvaan päätöksentekoon.

Opetuksen yleisenä tavoitteena on ohjata luonnontieteille ominaiseen ajattelutapaan, omakohtaiseen tiedonhankintaan ja tietojen aktiiviseen soveltamiseen. Luonnontieteiden opetuksen tehtävänä lukiossa on luonnontieteellisen sivistyksen ja opiskeluvalmiuksien kehittäminen. Kaikille yhteiset biologian, fysiikan, kemian ja maantiedon kurssit suunnitellaan niin, että ne muodostavat oppilaan kannalta toimivan kokonaisuuden ja tarjoavat hyvät lähtökohdat luonnon tieteiden syventäville ja soveltaville opinnoille.

Kaikille yhteisten biologian, fysiikan, kemian ja maantiedon kurssit edellyttävät yhteistä suunnittelua koulun tasolla, jotta luonnontieteiden opetus opastaisi oppilaita jäsentämään luontoa koskevaa tietoa eritasoisiin järjestelmiin niin, että siitä muodostuu kokonaisuus.

4.3.1 Lukion fysiikan opetussuunnitelma

Fysiikan opetukselle on luonteenomaista eteneminen havaintoja ja mittauksia tekemällä tai kokeellisiin tutkimuksiin perustuvaa tietoa hyväksi käyttämällä kohti kokeellisia luonnonlakeja. Tiedon graafisella esittämisellä on tässä prosessissa keskeinen asema. Ilmiöiden kuvaamisessa ja selittämisessä algebrallinen tulkinta ohjaa suureiden täsmälliseen käyttöön sekä peruslakien kvantitatiiviseen esittämiseen ja niiden perusteella tehtäviin ennusteisiin.

Tavoitteet ja keskeiset sisällöt

Fysiikan opetuksen tehtävänä on tukea luonnontieteellisen ajattelun ja sen pohjalta rakentuvan maailmankuvan kehittymistä osana itsenäistä persoonallisuutta. Yleisenä tavoitteena on auttaa ymmärtämään ihminen osana luontoa, ja että ihmisen koko elämä ja hänen toimintansa vaikutukset, mahdollisuudet ja rajoitukset ovat riippuvaisia luonnonlaeista. Niiden tunteminen on välttämätöntä sen arvioimiseksi, millaiset ratkaisut parhaiten vastaavat omaksuttuja arvoja ja asetettuja tavoitteita.

Yhteinen kurssi

Tavoitteena on, että oppilas

Fysiikka luonnontieteenä

Ohjataan ymmärtämään fysikaalisen tiedon kehittymistä kokeellisen tutkimisen ja mittaustulosten tulkitsemisen avulla. Harjoitellaan kokeellista menetelmää tutkimalla joitakin sopivia fysikaalisia ilmiöitä, esimerkiksi tavanomaisia mekaniikan tai radioaktiivisuuteen ja säteilyyn liittyviä ilmiöitä. Syvennetään kuvaa luonnon rakenteista ja ilmiöistä perehtymällä esimerkiksi maailmankaikkeuden rakenteeseen sekä sen syntyteorioihin.

Kaikille yhteinen kurssi tulee suunnitella siten, että se houkuttelee valitsemaan fysiikan syventäviä kursseja. Toisaalta kurssilla tulisi välttää antamasta vaikutelmaa, että fysiikan opiskelussa ei tarvita oppilaan omaa panostusta. Kurssille voidaan asettaa seuraavia tehtäviä:

Kurssilla tutustutaan luonnon rakenteiden hierarkiaan maailmankaikkeuden rakenteesta aineen rakenteeseen. Tässä yhteydessä tutustutaan rakenteita koossa pitäviin vuorovaikutuksiin: gravitaatioon, sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen ja vahvaan vuorovaikutukseen. Aineen rakenteen yhteydessä tutustutaan alustavasti säteilyyn ja sen vuorovaikutukseen aineen kanssa.

Kurssilla kannattaa valita sellainen ilmiöalue, jonka kokeelliseen tutkimukseen koululla on välineitä. Tutkimuksen aiheet voidaan antaa ryhmästä riippuen avoimena tai tutkimus voidaan tehdä valmiin monisteen avulla. Oppilaiden kokeellista työskentelyä voidaan lisätä esimerkiksi siten, että ryhmä jaetaan osan kurssin ajaksi kahtia: toinen puoli tekee kokeita ja toinen puoli opiskelee itsenäisesti esimerkiksi aineen rakennetta tai ionisoivan säteilyn vaikutuksia.

Jos kurssilla valitaan ilmiöalueeksi mekaniikka, tällöin oppilaat voivat tehdä esimerkiksi seuraavat tutkimustehtävät:

Jos kurssilla valitaan ilmiöalueeksi aaltoliikeoppi, tällöin voidaan tehdä esimerkiksi seuraavat tutkimukset:

Jos kurssilla valitaan yhdeksi keskeiseksi sisältöalueeksi mekaniikka, tällöin voitaisiin opiskella seuraavat käsitteet ja periaatteet:

Kaikille yhteinen kurssi voi painottua myös koulun profiilin suuntaisesti. Esimerkiksi Turun normaalikoulun lukion yhtenä painotusalueena on liikennekasvatus, jolloin kaikille yhteisen kurssin sisällöt painottuvat liikennekasvatukseen.

Syventävät opinnot

Fysiikan syventävät opinnot muodostuvat vähintään seitsemästä kurssista. Kurssit voidaan suunnitella jäsentämällä fysiikka eri tavoilla kokonaisuuksiksi kuitenkin niin, että syventävät opinnot tarjoavat mahdollisuuden muodostaa fysiikasta monipuolinen ja mielekäs kokonaiskuva.

Opetuksen yleisten päämäärien ja kaikille yhteisen kurssin tavoitteiden lisäksi tavoitteena on, että oppilas

Seuraavassa on jäsennelty fysiikan syventäviin opintoihin kuuluvat keskeiset sisällöt. Opetussuunnitelmatyössä niitä voidaan järjestää ja painottaa sopivalla tavalla.

Fysiikka yhteiskunnassa

Tarkastellaan fysiikan merkitystä yksilön, yhteiskunnan ja koko ihmiskunnan kannalta sekä ihmistä fysiikan tietojen soveltajana, erityisesti energian käsitteen avulla ja tutustumalla fysiikan sovelluksiin esimerkiksi teollisuudessa. Parannetaan valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan kriittiseen keskusteluun ja päätöksentekoon.

Mekaniikka

Syvennetään mekaniikan keskeisten osa-alueiden hallintaa. Perehdytään mekaanisiin vuorovaikutuksiin sekä statiikan ja dynamiikan perusteisiin kokeellisen tutkimisen avulla. Tutkitaan etenemis- ja pyörimisliikkeisiin liittyviä ilmiöitä kokeellisesti ja perehdytään niiden avulla Newtonin lakeihin. Syvennetään kokeellisen menetelmän hallintaa.

Lämpö ja energia

Syvennetään energiaa ja lämpöä koskevien käsitteiden ja periaatteiden hallintaa sekä niihin liittyvän teknologian ymmärtämistä. Tarkastellaan aineiden termodynaamiseen tilaan liittyviä ilmiöitä ja lakeja tutkimalla ainakin lämpöopin pääsääntöjä ja niiden merkitystä luonnon prosessien selittäjinä. Syvennetään kokeellisen menetelmän hallintaa.

Aaltoliike

Opiskellaan värähtely- ja aaltoliikkeen perusteita tutkimalla esimerkiksi mekaanista värähtelyä, ääntä ja sähkömagneettisia aaltoja sekä perehtymällä niitä selittäviin keskeisiin periaatteisiin.

Sähkö

Syvennetään sähköön liittyvien ilmiöiden, käsitteiden ja tekniikan hallintaa. Tutkitaan erilaisia virtapiirejä, tutustutaan mittaustekniikkaan ja perehdytään sähköturvallisuuteen.

Sähkömagnetismi

Tutkitaan kokeellisesti sähkömagneettisia ilmiöitä, kuten sähkömagneettinen induktio, muuttuvat kentät sekä sähköenergian tuottaminen ja siirtäminen. Syvennetään näihin liittyvän käsitteistön hallintaa.

Moderni fysiikka

Tutustutaan kvantittumiseen, dualismiin sekä aineen ja energian ekvivalenssiin aineen rakennetta ja rakenneosien dynamiikkaa hallitsevina periaatteina. Perehdytään atomi- ja ydinfysiikan perusteisiin sekä ionisoivan säteilyn syntyyn ja vaikutuksiin. Rakennetaan kokonaiskuvaa fysiikan kehityksestä ja sen pätevyysalueesta luonnonilmiöiden tulkitsijana.

Syventäviä kursseja suunniteltaessa on hyvä muistaa, että tuntijako sallii koulujen ja oppilaiden erilaisuuden sekä vahvojen puolien korostamisen. Tuntijako mahdollistaa opetuksen eheyttämisen, soveltavat kurssit, projektiopinnot, kokonaisuuksien ja teemojen opettamisen eri aineiden yhteistyönä, mahdollisuuden opiskella itsenäisesti jne. (liite 1). Kouluilla on valtakunnallisen tuntijaon puitteissa mahdollisuus erilaisiin eheyttämis- ja painotuskokeiluihin ilman poikkeusjärjestelyjä ja kankeaa viranomaiskäsittelyä. Opetussuunnitelman perusteissa luetellut syventävät kurssit ovat esimerkkejä. Niitä ei ole pakko sellaisenaan toteuttaa, vaan koulu voi tarjota myös muita syventäviä kursseja (vertaa esim Iho 1993).

Syventäviä kursseja voivat olla:

2. Fysiikka yhteiskunnassa

Tarkastellaan fysiikan merkitystä yksilön, yhteiskunnan ja koko ihmiskunnan kannalta. Tarkastellaan ihmistä fysiikan tietojen soveltajana, erityisesti energian käsitteen avulla. Parannetaan valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan kriittiseen keskusteluun ja päätöksentekoon. Energiaan liittyvät kysymykset ovat monitahoisia ja edellyttävät tietoja useilta eri aloilta. Energiakysymyksen monipuoliseen tarkasteluun liittyvät fysiikan opetuksen kannalta ainakin seuraavat näkökulmat:

Jos kurssilla valitaan yhdeksi keskeiseksi sisältöalueeksi lämpö energiamuotona, tällöin voitaisiin opiskella seuraavat käsitteet ja periaatteet:


3. Mekaniikka

Syvennetään keskeisten mekaniikan osa-alueiden hallintaa. Tutkitaan liikettä, vuorovaikutuksia, statiikan ja dynamiikan perusteita. Mekaniikan kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

Suoraviivaisen liikkeen käsittely on kvantitatiivista. Pyörimisliikkeen käsittely jää pakostakin kvalitatiiviseksi. On kuitenkin tärkeää käsitellä myös tätä fysiikan osa-aluetta, jotta oppilas huomaisi, että maailmassa on muitakin pyöriviä laitteita kuin karuselli. Statiikan ongelmat kannattaa valita siten, että vältytään monimutkaisilta kolmen yhtälön yhtälöryhmiltä..
 

4. Lämpö ja energia

Syvennetään energiaa ja lämpöä koskevien käsitteiden ja periaatteiden hallintaa sekä teknologian ymmärtämistä. Tarkastellaan aineiden termodynaamiseen tilaan liittyviä ilmiöitä ja lakeja. Lämpö ja energia kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

Neljännen kurssin sisältö riippuu siitä, mitä toisessa kurssissa opiskeltiin. Koulukohtaisesti sisältöjä voidaan vaihtaa 2. ja 4. kurssin välillä.
 

5. Aaltoliike

Käsitellään värähtely- ja aaltoliikettä tutkimalla esimerkiksi mekaanista värähtelyä, ääntä ja sähkömagneettisia aaltoja. Aaltoliike kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

 
6. Sähkö

Syvennetään sähköön liittyvien ilmiöiden, käsitteiden ja tekniikan hallintaa. Tutkitaan erilaisia virtapiirejä, tutustutaan mittaustekniikkaan ja perehdytään sähköturvallisuuteen. Sähkö kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

Kurssin luonteeseen kuuluu oppilaiden omakohtaiset mittaukset. Sopivia tutkimuskohteita ovat esimerkiksi Ohmin laki ja vastusten kytkennät.
 

7. Sähkömagnetismi

Kurssilla syvennetään sähkömagneettisten ilmiöiden ja käsitteistön hallintaa. Kurssilla tutkitaan sähkömagneettista induktiota, muuttuvia kenttiä ja sähköenergian tuottamista ja siirtämistä sähkövirran avulla. Sähkömagnetismi kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

 
8. Moderni fysiikka

Kurssilla tutustutaan kvantittumiseen, dualismiin sekä aineen ja energian ekvivalenssiin aineen rakennetta ja rakenneosien dynamiikkaa hallitsevina periaatteina. Perehdytään atomi- ja ydinfysiikan perusteisiin ja syvennetään tietoja ionisoivan säteilyn synnystä ja vaikutuksiin. Moderni fysiikka kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

Joissakin kouluissa on päädytty seuraaviin syventäviin kursseihin: Lämpö ja energia, Gravitaatio ja liike, Pyöriminen, Aaltoliike, Sähkö, Sähkömagnetismi, Moderni fysiikka. Tässä mallissa on kaksi mekaniikan kurssia. Paine ja Arkhimedeen laki on sijoitettu toiseen mekaniikan kursseista. Lisäksi fysiikka yhteiskunnassa on sijoitettu asiayhteyksiin kaikkiin kursseihin.

Lisää syventäviä tai soveltavia kursseja

Koulun soveltavat kurssit riippuvat tietysti koulun syventävistä kursseista. Seuraava luettelo on laadittu edellä esiteltyjen syventävien kurssien pohjalta.

9. Mekaniikan jatkokurssi

Perehdytään kvantitatiivisesti käyräviivaiseen liikkeeseen, pyörimisliikkeeseen ja keskeisliikkeeseen. Tutustutaan gravitaatiovuorovaikutukseen ja gravitaation alaiseen liikkeeseen kvantitatiivisesti. Syvennetään statiikkaan ja pyörimiseen liittyvien ilmiöiden laskennallista hallintaa. Mekaniikan jatkokurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

 
10 Elektroniikan kurssi

Perehdytään elektroniikan komponentteihin, niiden toimintaan ja tärkeimpiin sovelluksiin. Kurssin aikana pyritään myös rakentamaan joitakin elektroniikan komponentteja sisältäviä laitteita joko valmiista rakennussarjoista tai omakohtaisesti suunnittelemalla. Tutustutaan elektroniikan tieteelliseen, tekniseen ja yhteiskunnalliseen merkitykseen. Elektroniikan kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

 
11 Fysiikan työkurssi

Opitaan käytännössä, miten luonnosta saadaan tietoa kokeellisen menetelmän avulla. Tutustutaan kokeellisen työskentelyn perusteisiin eli, opitaan

Kurssilla kehitetään käytännön työskentelyn taitoja, itsenäisen työskentelyn valmiuksia, tiedon käsittelyn valmiuksia, herätetään kiinnostusta fysiikkaa kohtaan, kehitetään luovuutta, yhteistoiminnallisuutta ja kasvatetaan vastuuseen työstä, työvälineistä ja työturvallisuudesta. Työkurssin töiksi sopivat esimerkiksi seuraavat työt:

Työt voidaan tehdä yksilöllisesti, pareittain tai suuremmissa ryhmissä. Kurssin aikana voidaan tehdä laajempi projekti tai järjestää toiminnallinen opintokäynti.
 

12 Fysiikan kokonaiskuva

Aikaisempien kurssien klassisen fysiikan tietokokonaisuudesta ja merkityksestä antamien tietojen jäsentäminen, syventäminen ja täsmentäminen. Yleiskuvan muodostaminen fysiikan invarianttien suureiden merkityksestä luonnontieteiden keskeisinä, läpäisevinä käsitteinä. Fysiikan kokonaiskuva kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

 
13 Tähtitiede

Tutustutaan maailmankaikkeuden rakentumisperiaatteeseen ja sen rakenneosiin. Perehdytään havaitsevaan tähtitieteeseen ja tehdään itse havaintoja. Tutustutaan tähtitieteen historiaan ja sen merkitykseen maailmankuvan rakentajana..

Tähtitieteen kurssi on tarkoituksenmukaista suunnitella paikallisista olosuhteista käsin. Kurssin suunnittelussa kannattaa olla yhteistyössä Ursan kanssa. Jos paikkakunnalla on tähtitorni, se antaa runsaasti erilaisia mahdollisuuksia toteuttaa kurssi. Kurssi voi rakentua yksilöllisestä työskentelystä, ryhmässä tehtävistä retkistä ja havaintomatkoista ja perinteisestä luokkahuoneopetuksesta. Hyviä kokemuksia tähtitieteen kurssista on mm. Pihtiputaan lukiosta.

Perinteisesti lukiofysiikan sisällöt on ryhmitelty fysiikan osa-alueiden pohjalta: mekaniikka, lämpöoppi, aaltoliikeoppi, sähköoppi ja moderni fysiikka. Mitkä sitten ovat näiden osa-alueiden keskeisiä sisältöjä. Tätä kysymystä voidaan tarkastella myös edellä olleen yläasteen jaottelun pohjalta. Riippumatta fysiikan osa-alueesta vuorovaikutus ja energia ovat keskeisiä fysiikan ilmiöiden jäsentämiseen liittyviä käsitteitä. Esimerkiksi mekaniikassa vuorovaikutusta tarvitaan liikkeen pysäyttämiseen ja aiheuttamiseen. Energiaa voidaan puolestaan tarkastella osa-alueesta riippumatta sidottuna ja vapaana energiana. Mekaniikan potentiaalienergia on gravitaatiovuorovaikutuksen energiaa ja liike-energia kappaleen liike-energiaa, kun sidottu energia vapautetaan.

Taulukko 5. Keskeisten fysiikan käsitteiden ja periaatteiden ilmeneminen eri fysiikan osa-alueissa.
 
  Rakenteet ja
järjestelmät
maailmankuvan hahmottamisen kannalta tarpeellisia luonnon ja teknologian perusrakenteita
  Vuorovaikutus
ja voima

järjestelmän osia koossapitävät vuorovaikutukset

  Energia
energian merkitys luonnossa ja yhteiskunnassa
  Prosessit
luonnon omat ja ihmisen aikaansaamat prosessit
               
Mekaniikka   galaksit, tähti- ja planeettajärjestelmät
dynamiikan ja statiikan systeemit, yksinkertaiset koneet
  gravitaatiovuorovaikutus
voima, dynamiikan peruslaki, painovoima, kosketusvoimat, 
liike
  mekaaninen energia: etenemisliikkeen ja pyörimisliikkeen energia ja potentiaalienergia   mekaanisen energian säilyminen
               
Lämpö kineettinen kaasuteoria, lämpötilan ja paineen atomaarinen tulkinta   atomien ja molekyylien väliset vuorovaikutukset, kineettinen kaasuteoria, olomuodon muutokset   lämpöopin I pääsääntö
lämpöopin II pääsääntö, energian huononemisen periaate
energian lähteet
  olomuodon muutokset
lämmön siirtyminen
energian muuntoprosessit
energian tuotanto ja ympäristövaikutukset
                 
Aaltoliike   mekaaninen aaltoliike
ääni
optiset kojeet
  harmoninen voima,
aaltoliike
  värähdysliikkeen energia
aaltoliikkeen energia
  aaltolliikken synty ja absorboituminen
                 
Sähkö   tasavirtapiiri, 
vaihtovirtapiiri,
elektroniikan kytkennät
  sähköinen vuorovaikutus, Coulombin laki
magneettinen vuorovaikutus, Amperen laki
kenttä
  sähkökentän energia, kondensaattori,
magneettikentän energia, käämi,
energian säilyminen, värähtelypiiri
  sähkömagneettinen induktio
sähkö energian siirron välineenä
                 
Moderni fysiikka   atomin rakenne, ytimen rakenne   heikko vuorovaikutus
vahva vuorovaikutus
  ytimen sidosenergia   radioaktiivinen hajoaminen

4.3.2 Lukion kemian opetussuunnitelma

Kemian opetukselle on luonteenomaista eteneminen kemiallisten ilmiöiden ja aineiden ominaisuuksien havaitsemisesta ja tutkimisesta täsmällisen kemian merkkikielen käyttämiseen, systemaattisten rakenteiden ymmärtämiseen ja aineiden ominaisuuksien ennustamiseen sekä määrällisten riippuvuuksien havaitsemiseen.

Tavoitteet ja keskeiset sisällöt

Kemian opetuksen tarkoituksena on tukea luonnontieteellisen ajattelun ja nykyaikaisen maailmankuvan kehittymistä osana monipuolista yleissivistystä. Yleisenä tavoitteena on auttaa näkemään kemia eräänä perusluonnontieteenä sekä ymmärtämään kemiallisen tiedon merkitys ihmisen ja luonnon vuorovaikutuksen selittäjänä.

Yhteinen kurssi

Tavoitteena on, että oppilas

Kemia - kokeellinen luonnontiede

Vahvistetaan ja syvennetään aiemmin opittujen kemian perusteiden ymmärtämistä sekä käytännön elämään liittyvien kemiallisten ilmiöiden ja aineiden tuntemista. Tutustutaan kemian sovelluksiin ja merkitykseen yhteiskunnassa keskittyen muutamaan teemaan, esimerkiksi tärkeimpien aineiden kiertoon luonnossa tai energia tuotannon kemiaan. Kehitetään kokeellisen työskentelyn, tiedon hankinnan ja -käsittelyn taitoja ja tietojen esittämisessä tarvittavia valmiuksia.

Kaikille yhteinen kurssi tulee suunnitella siten, että se houkuttelee valitsemaan kemian syventäviä kursseja. Toisaalta kurssilla tulisi välttää antamasta vaikutelmaa, että kemian opiskelussa ei tarvita oppilaan omaa panostusta. Kurssille voidaan asettaa seuraavia tehtäviä:

Kemia - kokeellinen luonnontiede kurssiin voisivat kuulua valikoiden seuraavat sisältöalueet tarkoituksenmukaisessa järjestyksessä:

Kurssilla kannattaa valita sellainen ilmiöalue, jonka kokeelliseen tutkimukseen koululla on välineitä. Tutkimuksen aiheet voidaan antaa ryhmästä riippuen avoimena tai tutkimus voidaan tehdä valmiin monisteen ohjaamana. Oppilaiden kokeellista työskentelyä voidaan lisätä esimerkiksi siten, että ryhmä jaetaan osan kurssin ajaksi kahtia: toinen puoli tekee kokeita ja toinen puoli opiskelee itsenäisesti.

Kurssilla voidaan tehdä esimerkiksi seuraavat tutkimustehtävät:

Yhteisellä kurssilla tehtävät työt voivat olla kvalitatiivisia ja toteavia, jos samoja töitä tehdään syventävillä tai soveltavilla kursseilla. Myöhemmin samojen töiden yhteydessä voidaan kiinnittää enemmän huomiota mittaustarkkuuteen ja laboratoriovälineiden käytön hallintaan. Yhteisellä kurssilla työt voidaan tehdä esimerkiksi mikromittakaavassa (vrt. Aksela ja Karkela 1992).

Syventävät opinnot

Kemian syventävät opinnot muodostuvat vähintään kolmesta kurssista. Kurssit voidaan suunnitella jäsentämällä kemia eri tavoilla kokonaisuuksiksi siten, että syventävät opinnot muodostavat monipuolisen ja mielekkään kokonaisuuden. Opetuksen yleisten päämäärien ja kaikille yhteisen kurssin tavoitteiden lisäksi tavoitteena on, että oppilas

Seuraavassa on jäsennelty kemian syventäviin opintoihin kuuluvat keskeiset sisällöt. Opetussuunnitelmatyössä niitä voidaan järjestää ja painottaa sopivalla tavalla.

Elämän kemia

Opiskellaan orgaanista kemiaa ja tutkitaan erityisesti elollisen luonnon tärkeitä alkuaineita, yhdisteitä ja reaktioita.

Kemian elementit

Tutkitaan aineiden ominaisuuksia ja aineiden välisiä reaktioita sekä opitaan tekemään päätelmiä havaittujen säännönmukaisuuksien perusteella. Kemiallisia reaktioita ja reaktioyhtälöitä tutkitaan ja tulkitaan myös kvantitatiivisesti.

Tutkimus, teknologia ja ympäristö

Tutkitaan kemiallisen reaktion kinetiikkaa ja tasapainoa ja niiden soveltamista teollisuuden prosesseissa ja esiintymistä ympäristössä. Tutustutaan nykyaikaiseen kemian teknologiaan ja erilaisiin tutkimusmenetelmiin.

Syventäviä kursseja suunniteltaessa on hyvä muistaa, että tuntijako sallii koulujen ja oppilaiden erilaisuuden sekä vahvojen puolien korostamisen. Tuntijako mahdollistaa opetuksen eheyttämisen, soveltavat kurssit, projektiopinnot, kokonaisuuksien ja teemojen opettamisen eri aineiden yhteistyönä, mahdollisuuden opiskella itsenäisesti jne. (liite 1). Kouluilla on valtakunnallisen tuntijaon puitteissa mahdollisuus erilaisiin eheyttämis- ja painotuskokeiluihin ilman poikkeusjärjestelyjä ja kankeaa viranomaiskäsittelyä. Opetussuunnitelman perusteissa luetellut syventävät kurssit ovat esimerkkejä. Niitä ei ole pakko sellaisenaan toteuttaa, vaan koulu voi tarjota myös muita syventäviä kursseja (vertaa Montonen 1993).
Syventäviä kursseja voivat olla esimerkiksi seuraavat kurssit ja oppilaat voivat suorittaa ne itselleen tarkoituksenmukaisessa järjesteyksessä.

2. Kemian elementit

Kurssilla tutkitaan aineiden ominaisuuksia ja reaktioita sekä opitaan tekemään päätelmiä havaittujen säännönmukaisuuksien perusteella. Kemian elementit kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

 
3. Elämän kemia

Kurssilla opiskellaan orgaanista kemiaa ja tutkitaan erityisesti elollisen luonnon kannalta tärkeitä alkuaineita, yhdisteitä ja niiden reaktioita. Elämän kemia kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

4. Tutkimus, teknologia ja ympäristö

Kurssilla tutkitaan kemiallisen reaktion kinetiikkaa ja tasapainoa sekä niiden soveltamista teollisuuden prosesseissa ja ympäristössä. Tutustutaan nykyaikaisen kemian teknologiaan ja tutkimusmenetelmiin. Tutkimus, teknologia ja ympäristö kurssiin voisivat kuulua seuraavat sisältöalueet:

Soveltavia kursseja

5. Kemian syventävä kurssi

Perehdytään syvällisemmin johonkin tai joihinkin modernin kemian aloista. Tällaisia aloja ovat esimerkiksi biokemia, molekyylikemia, ympäristökemia ja radiokemia. Sisällytetään mahdollisuuksien mukaan työskentelyä teollisuuden tai tutkimuslaitosten laboratorioissa.

6 Kemian työkurssi

Opitaan käytännössä, miten luonnosta saadaan tietoa kokeellisen menetelmän avulla ja herätetään kiinnostus kemiaa kohtaan. Tutustutaan kokeellisen työskentelyn perusteisiin eli, opitaan

Kurssilla kehitetään käytännön työskentelyn taitoja, itsenäisen työskentelyn valmiuksia, tiedon käsittelyn valmiuksia, herätetään kiinnostusta fysiikkaa kohtaan, kehitetään luovuutta, yhteistoiminnallisuutta ja kasvatetaan vastuuseen työstä, työvälineistä ja työturvallisuudesta.

Työkurssin töiksi sopivat esimerkiksi seuraavat työt riippuen osittain siitä, mitä töitä on tehty muiden kurssien yhteydessä.

Harjoitustyöt tehdään joko itsenäisesti tai ryhmissä. Opettaja voi laatia itse työohjeet, mutta suositeltavampaa olisi käyttää erilaisista lähteistä löytyviä ohjeita. Töistä voidaan laatia selostus. Töistä voidaan pitää myös ns. laboratoriopäiväkirjaa. Kurssiin voidaan sisällyttää toiminnallinen opintokäynti johonkin paikkakunnan tuotantolaitokseen.

7. Tutustuminen kemian teollisuuteen

Tutustutaan paikkakunnan teollisuuteen tai tutkimuslaitoksiin. Työskennellään jossain tuotantolaitoksessa pidempään, osallistutaan päivittäisiin työtehtäviin ja laaditaan toiminnasta esimerkiksi raportti kemian näkökulmasta.

Kurssin toteutukseen vaikuttavat luonnollisesti paikalliset olosuhteet. Mikään ei estä tekemästä yhteistyötä fysiikan, yhteiskuntaopin tai oppilaan ohjauksen kanssa. Oppilaan itsenäinen työskentely kurssilla on merkittävää.

8. Fysiikan ja kemian modernit tutkimusmenetelmät

Tällainen kurssi voidaan suunnitella ja toteuttaa yhdessä ammatillisten oppilaitosten, teollisuuslaitosten tai yliopiston kanssa. Kurssin toteutus riippuu, minkälaisia laitteita ja asiantuntemusta koulupaikkakunnalla on käytettävissä. 

4.3.3 Lukion luonnontieteiden opetuksen didaktisia periaatteita

Lukion fysiikan ja kemian opetuksen tulee perustua luonnontieteille ominaiseen kokeelliseen lähestymistapaan. Oppilaiden keskinäiseen vuorovaikutukseen ja keskusteluun perustuva yhteistoiminta parantaa käsitteiden hahmottamista ja omaksumista sekä luonnontieteellisen tiedon jäsentymistä.

Opetuksen kokeellisuus tarkoittaa nojautumista ympäristöstä kokeellisesti hankittuun tietoon. Havaintoja, mittauksia, kokeita ja kokeellista tutkimusta käytetään lähtökohtana muodostettaessa ja otettaessa käyttöön luokittelevia ja jäsentäviä käsitteitä, suureita, lakeja ja teoreettisia malleja sekä tarkasteltaessa tiedon sovelluksia. Kokeellisuus voi olla omakohtaista toimintaa, laboratoriotyöskentelyä, demonstraatioita, opintokäyntejä, audio-visuaalisten apuvälineiden tai kerronnan avulla tapahtuvaa toimintaa. Olennaista on johdonmukainen ohjaaminen tiedonhankinnan menetelmään, johon kuuluu:

Fysiikan ja kemian opetusta voidaan monipuolistaa käyttämällä hyväksi tietotekniikkaa mittauksissa, tulosten käsittelyssä, mallien luomisessa, tiedon analysoimisessa ja tulosten raportoinnissa. (vertaa esim. Lavonen 1991, 1993 ja Lavonen & Sahlberg 1992)

Kokeellinen työskentelyyn lukiossa liittyy monia käytännön ongelmia. Lukion tilat eivät ole suunniteltu kokeellista työskentelyä varten, oppilasryhmät ovat suuria ja välineitä ei ole. Ryhmä voidaan jakaa kokeellisen työskentelyn ajaksi kahtia: toinen puoli opiskelee laboratoriossa ja toinen kirjastossa tai kotona itsenäisesti. Laboratoriotyöt voidaan valita siten, että ne onnistuvat esimerkiksi keittiön kemikaaleilla.

Esimerkki fysiikan ja kemian koulukohtaisen opetussuunnitelman laatimisesta

Esimerkkikoulussa yläaste ja lukio toimivat samassa rakennuksessa ja yhteisiä opettajia on paljon. Opetussuunnitelma laadittiinkin tiiviissä yhteistyössä.
Lukion tuntijako laadittiin siten, että rehtori antoi opettajien tehtäväksi pohtia mm. seuraavia kysymyksiä:

Suunnitelkaa oman aineen tuntijako ja koko lukion tuntijako:
1. yhteiset kurssit,
2. syventävät ja soveltavat kurssit,
3. kurssien sijoittuminen eri luokkatasoille.
- Ovatko jotkut syventävät kurssit kaikille yhteisiä?
- Minkälainen kurssiesite kursseista laaditaan?
- Miten koulun toiminta-ajatus ilmenee kaikille yhteisissä ja syventävissä kursseissa?

Rehtorin esittämiä kysymyksiä käsiteltiin ensin aineryhmissä, sitten opetussuunnitelmatyöryhmässä ja lopuksi opettajien kokouksessa. Opetussuunnitelman laadinnan aikana havaittiin erilaisia ongelmia. Seuraavassa luettelo joistakin havaituista ongelmista:

- yleisesti toivottiin erilaisia raameja suunnittelulle,
- koulun opetussuunnitelman yleinen osa lukuunottamatta koulun toiminta-ajatusta ja sen tulkintaa ei valmistunut ennen ainekohtaisen suunnittelun alkua,
- miten yleistavoitteet muotoillaan,
- miten koulun toiminta-ajatus näkyy eri oppiaineissa,
- miten koulun soveltavat kurssit ilmentävät koulun toiminta-ajatusta,
- jos koulussa on laaja valinnaisuus, niin miten koulun toiminta-ajatus toteutuu, tarvitaanko toiminta-ajatuksen suuntaisia kursseja,
- miten siirtymäkaudella toimitaan,
- miten ylioppilaskoe tulee muuttumaan ja mitä se vaikuttaa lukion toimintaan,
- miten yläasteiden erilainen profiloituminen vaikuttaa oppilaiden lähtötasoon lukiossa,

Fysiikan ja kemian opetussuunnitelma rakentuu yleisestä osasta ja kurssikuvauksista. Fysiikan ja kemian opetussuunnitelman yleisessä osassa kuvattiin kokeellisuuden merkitystä ja oppiaineiden luonnetta. Laaditun opetussuunnitelman pohjalta fysiikka ja kemia opiskellaan lukiossa seuraavasti:

Fysiikka:

1 yhteinen kurssi (Fysiikka luonnontieteenä), 7 syventävää kurssia (Mekaniikka 1, Mekaniikka 2, Lämpö ja energia, Aaltoliike, Sähkö, Sähkömagnetismi, Moderni fysiikka) ja 3 soveltavaa kurssia (Elektroniikan kurssi, Fysiikan työkurssi, Fysiikan kokonaiskuva).

Kemia

1 yhteinen kurssi (Kemia - kokeellinen luonnontiede), 3 syventävää kurssia (Kemian elementit, Elämän kemia, Tutkimus, teknologia ja ympäristö) ja 3 soveltavaa kurssia (Kemian syventävä kurssi, Kemian työkurssi, Biokemia).

LIITE 1

Opetussuunnitelman uudistamisen taustaa

Fysiikan ja kemian opetuksen kehittämistä on tarkasteltu mm. Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitean loppumietinnössä (anon. 1989), Valtioneuvoston Koulutuksen ja korkeakouluissa harjoitettavan tutkimuksen kehittämissuunnitelmassa vuosille 1991 - 1996 (anon. 1991), Opetusministeriön Tuntijakotyöryhmän muistiossa (anon. 1992a), Luonnontieteiden koulutuksen arviointityöryhmän muistiossa (anon. 1992b) ja Opetushallituksen opetussuunnitelmien työversioissa (anon 1993a ja 1993b). Seuraavassa on esitetty asiakirjojen yksityiskohtaisempi analyysi.

1 Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitea

Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitean loppumietinnön (1989) mukaan matematiikan ja luonnontieteiden perussivistyksen taso on maassamme liian alhainen. Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen luominen ja ylläpitäminen on luonteeltaan jatkuva prosessi, koska luonnontieteellinen tieto kehittyy ja sen sovelluksiin perustuvat tekniikka ja tuotantomenetelmät muuttuvat nopeasti, mikä taas usein aiheuttaa syvälle käyviä muutoksia esimerkiksi työelämässä ja ympäristössä. Mietinnössä todetaan, että perussivistyksen rakentamiseen ja kohentamiseen tähtäävät toimenpiteet ovat tärkeitä koulutuksen kaikilla ja kaikkiin ikäryhmiin kohdistuvilla tasoilla. Komitea tarkastelee mietinnössään tarkemmin mm. ympäristökasvatusta ja tietotekniikkaa.

Komiteamietinnössä mainitaan mm. seuraavat keinot vallitsevan tilanteen parantamiseksi:

2 Valtioneuvoston päätös kehittämissuunnitelmaksi

Valtioneuvoston koulutuksen ja korkeakouluissa harjoitettavan tutkimuksen kehittämissuunnitelmassa vuosille 1991 - 1996 todetaan, että koulutuksen tasoa tulisi nostaa kaikilla tasoilla ja valinnaisuutta tulisi lisätä kunnan, koulun ja oppilaan tasolla. Peruskoulun opetussuunnitelmia uudistettaessa tulee korostaa ympäristökasvatusta, taidekasvatusta sekä matemaattis-luonnontieteellistä opetusta. Kehittämissuunnitelman mukaan lukion opetussuunnitelmauudistuksessa tulee pyrkiä siihen, että nykyistä suuremmalla osalla ylioppilaista olisi jatko-opintojen kannalta riittävät matematiikan, kemian ja fysiikan perustiedot.

Kehittämissuunnitelmassa esitetty oppimisnäkemys on kognitiivisesti suuntautunut oppimisnäkemys. Suunnitelmassa esitettään, että oppilasta tulee ohjata etsimään, ymmärtämään ja arvioimaan sekä käyttämään tietoa.

3 Tuntijakotyöryhmän muistio ja tuntijako

Opetusministeriön tuntijakotyöryhmä tarkastee tuntijakoesityksessään valinnaisuutta kunnan, koulun ja oppilaan tasolla (1992a). Tuntijakotyöryhmän puheenjohtaja apulaisosastopäälikkö Jukka Sarjala painotti keväällä 1992 tuntijakoehdotuksen julkistamistilaisuudessa sitä, että ehdotus tulee nähdä kokonaisuutena ja arvioida varsinaista tuntijakoesitystä valinnaisuuden näkökulmasta. Valinnaisuuden lisäksi muistiossa korostetaan matematiikan ja luonnontieteiden opetuksen asemaa, ympäristökasvatusta ja koulun kieliohjelmaa.

Tuntijakotyöryhmän esityksessä on keskeisiä fysiikan ja kemian opetuksen kannalta seuraavat ehdotukset:

Tuntijakoesityksen hyväksyminen venyi maaliskuulle 1993, jolloin valtioneuvosto teki periaatepäätöksen esityksen hyväksymisestä. Tuntijakoesityksen hyväksymistä myöhästytti mm. alkukeväästä käyty kiivas keskustelu ruotsin kielen asemasta yleissivistävässä koulussa.

Vaikka tuntijakoesityksellä pyrittiin parantamaan matemaattis-luonnontieteellisten aineiden asemaa, lopullisessa tuntijaossa niiden aineiden asema ei juurikaan parantunut. Fysiikan ja kemian kannalta keskeistä uudessa tuntijaossa on:

4 Luonnontieteiden koulutuksen arviointityöryhmän arvio

Professori Pekka Neittaanmäen johtama luonnontieteiden koulutuksen arviointityöryhmä on tarkastellut luonnontieteiden opetusta yleissivistävässä koulussa ja korkeakouluissa (anon, 1992 a). Arviointityössä käytettiin apuna kansainvälistä arviointityöryhmää (anon, 1992 b). Keskeisenä ongelmana suomalaisessa luonnontieteiden koulutuksessa on opiskelijapula niin perusopinnoissa kuin tohtorin tutkintoon tähtäävissä jatko-opinnoissa.

Kansainvälisen arviointityöryhmän mielestä suomalainen lukio-opetus matematiikassa ja luonnontieteissä on heikkoa. Lukio-opetus ei motivoi oppilaita riittävästi jatkamaan luonnontieteellisillä aloilla. Lukiossa luonnontieteistä opetettuja asioita ei koeta mielekkäiksi ja käyttökelpoisiksi - opetus on teoreettista ja kokeellinen työskentely vähäistä.

Kansainvälisen arviointityöryhmän mielestä suomalaisessa lukiossa on liikaa oppiaineita. Oppilas ei voi valita lukiossa luonnontieteellistä painotusta. Fysiikan, kemian ja biologian opinnot edellyttäisivät laajoja matematiikan opintoja ja laboratoriotyöskentelyä näissä aineissa. Arviointityöryhmä ehdottaa myös reaalikokeen jakamista luonnontieteelliseen ja humanistiseen reaaliin.

Kansallisen työryhmän arvion mukaan matematiikan ja luonnontieteiden koulutus on yleensä ajanmukaista. Työryhmä luettelee voimavarojen käytön, opetuksen ja opiskelun kannalta mm. seuraavat ongelmat:

· Matematiikan, fysiikan ja kemian kouluopetus ei anna riittävän monelle valmiuksia matematiikan ja luonnontieteiden korkeakouluopintoihin.
· Koulutusalalle valikoituminen sekä perus- ja jatkotutkintojen suorittaminen kestää liian kauan.
· Luonnontieteiden tutkintojen määrä on riittämätön suomalaisen yhteiskunnan tarpeisiin (mm. opettajankoulutus, tietotekniikka, tilastotiede ja kemia)
· Nykyinen tutkintojärjestelmä on epätarkoituksenmukainen ja joustamaton.

Kansallinen työryhmä ehdottaa mm. seuraavia toimenpiteitä luonnontieteiden koulutuksen kehittämiseksi:

· Fysiikan ja kemian opetusta on kehitettävä ja monipuolistettava lisäämällä mm. laboratoriotyöskentelyä lukiossa.
· Lukion pakollisten aineiden määrää olisi vähennettävä
· Lukioiden profiloitumista olisi tuettava.
· Luonnontieteiden koe on erotettava reaalikokeesta omaksi kokeeksi.
· Peruskoulun yhdeksättä luokkaa olisi kehitettävä lukioon orientoituvana luokkana.
· Opiskelijat voidaan valita korkeakouluihin lukion päästötodistuksen ja ylioppilastodistuksen perusteella.

Sekä kansainvälisen että kansallisen arviointityöryhmän raportit ovat samansuuntaisia muiden luonnontieteiden opetusta tarkastelleiden raporttien kanssa. Luonnontieteiden opetuksen puutteet ja epäkohdat Suomessa tulevat erittäin selvästi esille kansainvälisen arviointityöryhmän raportissa. Esimerkiksi lukion kokeellinen työskentely tulisi saada toteutumaan ensi tilassa.

LIITE 2

Fysiikka ja kemia

 
Fysiikka on kokeellinen luonnontiede, jonka tutkimustulokset pyritään esittämään täsmällisessä, matemaattisessa muodossa. Fysiikan kohteena ovat luonnon ilmiöt ja rakenteet. Tietoa fysiikan kohteesta saadaan havainnoimalla, mittaamalla ja päättelemällä. 

Fysiikkä ei anna vastausta esimerkiksi kysymykseen "mitä on sähkö, valo, aine tai painovoima". Fysiikka ohjaa tutkimaan näiden ilmiöiden havaittavaa luonnetta, kokeellisia lakeja, joilla ilmiöt voidaan hallita. Fysiikka ei tarjoa lopullisia selityksiä, vaan johtaa yhä yleisempien ja syvällisempien selitysten ketjuun. 

Fysiikan luonteeseen tieteenä kuuluu pyrkimys liittää uusi tieto tunnettuun yhtenäiseen tietorakenteeseen. Fysikaalista tietoa tarvitaan mm. maailmankuvan rakentamiseen ja erilaisten tekniikan sovellusten kehittämiseen.
 
Kemia on kokeellinen luonnontiede, jossa kemiallisten ilmiöiden, aineiden ominaisuuksien ja aineen rakenteen tutkiminen on keskeistä. Kemiassa pyritään selvittämään kemiallisen reaktion edellytykset ja vaikuttamaan näihin edellytyksiin, ymmärtää reaktion mekanismi ja analysoida reaktiotuote. Reaktion edellytyksiä ovat mm. reagoivien aineiden luonne ja reaktioenergia.

Kemiallisten reaktioiden selittämiseen ja ymmärtämiseen tarvitaan atomi-käsitettä. Yksittäinen atomi pysyy samana reaktiossa, vaikka se osallistuu kemialliseen reaktioon. Atomien uudelleen ryhmittymisessä reaktion lähtöaineet muuttuvat reaktiotuotteiksi, joilla on erilaiset ominaisuudet kuin lähtöaineilla. Keskeistä on myös reaktiotuotteiden laadullinen ja määrällinen analysointi.

Kemian tietoja ja taitoja tarvitaan mm. luonnossa tapahtuvien muutosten ymmärtämiseen ja erilaisten kemian teollisuuden sovellusten kehittämiseen. 

Fysiikan käsitteet

Fysiikan käsitteillä ja periaatteilla selitetään ja jäsennetään luonnonilmiöitä. Käsitteitä voi ymmärtää vasta, kun on tutustunut niiden kokeelliseen ja teoreettiseen puoleen, jolloin fysiikan opiskelu edellyttää omakohtaisia luonnonilmiöistä tehtäviä havaintoja ja johtopäätöksiä.Fysiikan käsitteistä suureet liittyvät voimakkaasti sekä fysiikan kokeellisuuteen että teoriaan. Suureen arvoa mitattaessa mitataan ilmiön voimakkuutta, kappaleen tai aineen ominaisuutta. Ilmiötä selitettäessä tai ennusteita tehtäessä operoidaan suureiden avulla.

Suureen määrittelylaki on kokeellinen laki, joka ilmaisee täsmällisessä mittaamalla todettavassa muodossa suureen esittämän ominaisuuden. Esimerkiksi Ohmin laki edellyttää metallijohtimen päiden välisen jännitteen ja johtimen läpi kulkevan virran mittaamista. Mittausten perusteella todetaan, että jännitteen ja virran suhde on riippumaton johtimessa kulkevasta virrasta. Tämän vakion todetaan olevan johdinta kuvaava suure, resistanssi. Saman suureen mittaamiseen eri tilanteissa tarvitaan erilaisia menetelmiä, jolloin suureen määrittely rajoittuu aina tiettyyn ilmiöön tai tilanteeseen. Suureen teoreettinen merkitys ilmaisee suureen aseman fysiikan tietorakenteessa. Tietyn lain asema ja määritelmä on erilainen eri teorioissa. Suureet ovat sen tähden sidoksissa myös teoriaan.

Ilmiöitä ja rakenteita tutkittaessa koejärjestelyjä joudutaan pelkistämään ja tyytymään tutkimuksissa laboratorio-olosuhteisiin. Laboratoriossa tarkkaillaan erikseen eri muuttujien vaikutuksia ilmiöön, jolloin useiden mittausten tuloksena saadaan selville riippuvuuksia ilmiötä kuvaavien muuttujien välille. Kun riippuvuudet puetaan matemaattiseen muotoon, saadaan ilmiötä kuvaava malli tai laki. Kun joukko yhteenkuuluvia peruslakeja yhdistetään, saadaan teoria, joka selittää tietyn luonnonilmiöiden luokan. Lakeja ja teorioita on edelleen testattava, jotta saataisiin selville niiden pätevyysalueet. Kun mallien ja teorioiden pätevyysalueet tunnetaan, niitä voidaan käyttää hallitusti uusien ilmiöiden ennustamiseen.

Suureiden määritelmät ovat avoimia määritelmiä, joita fysiikan kehitys täsmentää jatkuvasti. Myös koulussa suureiden määritelmät tarkentuvat siiryttäessä ylemmille vuosiluokille. Esimerkiksi yläasteen seitsemännellä luokalla oppilaat tutustuvat jännitteen käsitteeseen siten, että he mittaavat jännitemittarilla pariston napojen välillä olevaa jännitettä. Tällöin jännite määritellään pariston ominaisuutena, joka voidaan mitata jännitemittarilla. Yhdeksännellä luokalla jännitteen käsite määritellään sähköstatiikan kokeiden perusteella kahden varatun kappaleen välillä olevana sähköisen tilan erona. Määritelmä ei ole yleisempi kuin seitsemännellä luokalla esitetty määritelmä, mutta jännitteen käsite laajenee. Jännitteen käsitteestä saadaan yleisempi, kun demonstraatioiden avulla todetaan yhtäläisyydet paristoon kytketyn hehkulampun hehkumisessa ja sähköstatiikan kokeiden yhteydessä hohtolampun välähtämisessä. Lukiossa jännitteen määrittely perustuu sähkökentän potentiaalin käsitteeseen. Jännite määritellään suureena joka on sähkökentän kahden pisteen välinen potentiaaliero. 

Kemian käsitteet

Kemiallinen reaktio nähdään, mutta sen selitys liittyy atomitason tapahtumiin. Kun kaksi ainetta reagoi, syntyy uutta ainetta, jolla voi olla täysin eri ominaisuudet kuin lähtöaineella. Ilmiön selittämiseen tarvitaan atomeja. Yksittäinen atomi pysyy samana, kun se osallistuu kemialliseen reaktioon; atomit ryhmittyvät uudella tavalla, jolloin reaktioon osallistuneet aineet "häviävät" ja reaktiotuotteena havaitaan uusi aine. Kemian käsitteet ja ilmiöiden selitykset ovat abstrakteja, koska atomeja ja atomitason tapahtumia ei voi nähdä.

LIITE 3

Tavoitteet ja työtavat koulun opetussuunnitelman kannalta

Tavoitteita on suomalaisessa didaktisessa ajattelussa korostettu voimakkaasti viime vuosina. Opetussuunnitelmassa tavoitteet tulevat esille kerrostuneesti siten, että ylimpänä ja yleisimpänä ovat koulutusjärjestelmälle yhteiskunnan taholta asettamat tavoitteet ja opetusryhmä- ja opetustilannekohtaisesti vaikuttavat varsin konkreetisti eri työtavoille asetettavat tavoitteet (vrt. Meisalo & Erätuuli 1985, s. 59).Fysiikan ja kemian opetuksen kannalta on esimerkiksi mielenkiintoista tarkastella yksityiskohtaisemmin luonnontieteiden opetuksen tavoitteita tai oppilastöillä ja demonstraatioilla saavutettavissa olevia tavoitteita.
 
 
Koulutusjärjestelmälle yhteiskunnan taholta asetetut tavoitteet
 
 
ò
 
 
Koulun yleistavoitteet
 
 
ò
 
 
Luonnontieteiden opetuksen tavoitteet
 
 
ò
 
 
Fysiikan ja kemian opetuksen tavoitteet 
 
 
ò
 
 
Kullakin työtavalla saavutettavat tavoitteet 
 

Opettajankoulutukseen ja opettajien täydennyskoulutukseen liittyvissä yhteyksissä, esimerkiksi FINISTE -tietoverkossa, on aineryhmäkohtaisista tarkasteluista riippumatta usein otettu lähtökohdaksi kokonaisvaltaisempi Joycen ja Weilin (1986) työtapojen ryhmittely (Sahlberg 1990). Nämä ovat myös osoittautuneet hyvin hedelmällisiksi. Tämän ohella on huomattava, että tavoitekeskeiset lähestymistavat eivät pyri korvaamaan monelle opettajalle tutumpia sosiaalisen vuorovaikutuksen pohjalta tehtyjä työtapaluokitteluja (esim. Lahdes 1986) vaan täydentävät niitä.

Opettajan käytettävissä olevien työtapojen monimuotoisuus tulee havainnollisesti esiin mm. Kouluhallituksen julkaisemissa luonnontieteiden opetuksen työtapaoppaissa (Sahlberg 1990). Näitä on tarkasteltu aikaisemmin myös peruskoulun toiminta- ja työmuotojen kehittämisen yhteydessä (Meisalo 1991). Seuraavassa pyritään tähän ottamaan mukaan uusia erityisesti luonnontieteiden opetuksen edellyttämiä näkökohtia.

Koulun työtapojen luokittelu fysiikan ja kemian opetuksen kannalta

Koulun työtapoja voidaan luokitella Joycen ja Weilin opetuksen mallien jaottelun pohjalta (samaan tapaan kuin työtapaoppaissa, tässä kuitenkin hieman uudestaan ryhmiteltynä) seuraavasti:

Koulun työtapojen luokittelu
Tietokeskeiset työtavat

 

Persoonallisuuden kasvun työtavat Sosiaalisen vuorovaikutuksen työtavat Tunteita ja vapautuneisuutta korostavat työtavat
- Tiedonhankinta
- Mieleenpalauttaminen
- Ohjelmoitu opetus, TAO
- Käsitteen muodostaminen
- Induktiivinen ajattelu
- Ennakkojäsentäjien käyttö
- Kognitiivinen kasvu
- Kyselyyn harjaannuttaminen
- Tutkijan työtapa
- Epäsuora ohjaus
- Itseseuranta
- Ryhmäseuranta
- Tietoisuuteen harjaannuttaminen
- Luokka-
kokoustyötapa

 

- Demokraattinen ryhmätyö
- Roolileikki
- Laboratorioharjoitus
- Sosiaalinen jäljittely
- Sosiaalinen tiedonhankinta

 

- Riippuvuuksien hallinta- Rentoutus
- Tunnelatauksen purkaminen
- Tunteiden ilmaiseminen
- Pedagoginen draama

 

Projektityötapa     ...................................
       
Luova ongelmanratkaisu      
       
Toiminnallinen opintokäynti    

Monet työtavat ovat vaikeasti sijoitettavissa edelläolevaan luokitteluun ja tämä jaottelu poikkeaa jossakin määrin alkuperäisestä Joycen ja Weilin esittämästä. Tässä on huomattava, että esimerkiksi projektityötapa on tyypillisesti kaikkia edellämainittuja luokkia työskentelyn eri vaiheissa lähestyvä työtapa. Samoin on todettava, että luovan ongelmanratkaisun monet eri variaatiot korostavat eri asioita, jolloin siinä saattaa kognitiivisten toimintojen ohella tulla voimakkaimmin esille joko sosiaalinen vuorovaikutus tai persoonallisuuden kehittyminen.

Opettajan ammattitaitoon kuuluu hallita eri työtapoja siten, että hän kykenee joustavasti valitsemaan ja yhdistelemään työtapoja jokaisesta edellämainitusta ryhmästä.

Tietokeskeiset työtavat

Tietokeskeisissä työtavoissa ja niiden tavoitteissa korostuvat tiedon hankinnan ja tiedon prosessoinnin taitojen kehittyminen. Päämääränä on myös tieteellisen maailmankuvan muodostuminen, jonka olennaisena osana on tiedon alkuperän tunteminen ja syy -seuraussuhteiden hahmottaminen. Informaation prosessoinnissa tyypillinen seuranto on:

Tietojen hankinta ð Tietojen haltuunotto ð Tietojen käsittely ð Tietojen arviointi

Tietojen hankinta eroaa eri oppiaineille tyypillisissä tapauksissa huomattavasti. Luonnontieteille ominainen tiedonhankinta liittyy laboratoriotyöskentelyyn, oppilastöihin ja demonstraatioihin sekä suoriin havaintoihin luonnosta. Tämän rinnalla tarkastelun kohteena on aikaisempi tieto, joka on tyypillisesti koottu oppikirjaan luonnontieteellisenä teoriana ja jonka esittelyyn myös opettaja käyttää huomattavasti aikaa. Luonnotieteellisen tiedon lähteinä voivat olla myös mediat, oheiskirjallisuus, asiantuntijat, oppilastoverit jne. Nykyaikainen tietotekniikka tuo myös oppilaiden ulottuville erilaiset tiedostot ja tietopankit, joihin sisältyy vuosi vuodelta yhä monipuolisempaa tietoa.

Tietojen haltuunotto tarkoittaa ensisijaisesti mieleen painamista ja muistamista tai mieleen palauttamista sekä omaksumista ja ymmärtämistä. Mekaanisen muistiin tallentamisen merkitys on vähentynyt sitä mukaa kun tietotekniikka on kehittänyt erilaisia käyttökelpoisia tietojen tallennus- ja käsittelymenetelmiä. Tietty muistissa oleva perusaineisto on kuitenkin välttämätön korkeammille ajatteluprosesseille: kokonaisuudet eivät pysty mielessä muodostumaan, jollei mitään yksityiskohtia ole muistissa. Tietojen haltuunoton edellytyksenä on niiden kiinnittyminen aikaisempaan tietorakenteeseen ja siis myös näiden aikaisempien tietorakenteiden yhteensopivuus uusien tietojen kanssa. Luonnontieteiden opetuksessa ongelmaksi muodostuu usein arkitiedon tietorakenteiden yhteensopimattomuus tieteen tietorakenteen ja tutkimustiedon kanssa. Tällaisissa tilanteissa edellytetään virheellisten arkikäsitysten tunnistamista ja niiden "poisoppimista" ennen uuden tiedon omaksumista. Mieleenpainamisen ja mieleen palauttamisen tueksi on kehitetty menetelmiä, jotka ratkaisevasti parantavat eri tasoisten oppilaiden suorituksia.

Tärkeä osa tiedon prosessoinnista luonnontieteiden opetuksen ja opiskelun yhteydessä liittyy kokeellisen aineiston analysointiin ja havainnollistamiseen tietotekniikan avulla. Jokaisessa koulussa tulisi tähän tarkoitukseen olla resursseja käytettävissä erityisesti sen jälkeen kun tietotekniikan opetuksessa painotusta siirretään pois sen opettamisesta erillisenä oppiaineena. Mallintamisen avulla on mahdollisuus saada käsitys luonnontieteellisen teorianmuodostuksen menetelmistä. Usein kuitenkin luokkatilanteessa esiin tulevat tehtävät ovat varsin yksinkertaisia: havainnollistamista, tietojen luokittelua sekä induktiivista, deduktiivista ja analogiapäättelyä. Havainnollistamisessa tietokonegrafiikasta on paljon apua. Luokittelun avulla voidaan jäsentää tietoja ja muodostaa yksinkertaisia käsitteitä ja käsitehierarkioita. Induktiivinen päättely tekee mahdolliseksi yleistämisen, siirtymisen yksityisistä koetuloksista malliin tai teoriaan. Deduktiivisen päättelyn avulla taas voidaan teoriasta johtaa hypoteeseja kokeellisesti todennettavaksi. Analogiapäättely on tyypillistä luovalle ongelmanratkaisulle. Analogia- ja symmetriapäättelyn merkityksestä on myös useita esimerkkejä luonnontieteiden historiassa.

Tietoa tulee arvioida prosessoinnin kaikissa vaiheissa. Hankittavissa olevan tiedon määrä on niin suuri ja koko ajan räjähdysmäisesti lisääntyvä, että vain tarkoin valittu osuus siitä voidaan ottaa prosessoinnin kohteeksi. Prosessin kaikissa vaiheissa tulee arvioida tiedon käyttökelpoisuutta, riittävyyttä ja täydellisyyttä tarkkuuden, luotettavuuden ja ajantasaisuuden lisäksi. Myös luonnontieteellisen tiedon piirissä tulee usein esiin tilanteita, joissa käytettävissä oleva tieto on tavalla tai toisella ristiriitaista. Tyypillisiä ne ovat esimerkiksi energiakeskustelussa, jota on syytä käsitellä myös koulun piirissä.

Persoonallisuuden kasvun työtavat.

Persoonallisuuden kasvun työtavat korostavat koulun yleistavoitteiden merkitystä. Toisaalta on todettava, että kaikella määrätietoisella ja oppilaan itsenäisyyttä korostavalla työskentelyllä on persoonallisuutta kehittävä vaikutus. Tähän luokitteluun otetuissa persoonallisuuden kasvun työtavoissa on olennaisena piirteenä usein oppilaan itsetarkastelu, omien mahdollisuuksien ja rajoitusten analysointi sekä henkilökohtaisten tarpeiden tunnistaminen ja omien tavoitteiden asettaminen tältä pohjalta. Itsearvioinnin tuloksena pyritään myös vastuun ottamiseen omasta henkisestä kasvusta. Oppilaan itsearviointi ja omien mahdollisuuksien tunteminen ovat pohjana myös onnistuneelle yhteissuunnittelulle, joka tähtää oppilaskohtaisten tavoitteiden asettamiseen tarkoituksenmukaisella tavalla harmonisesti koulun tavoitteiden kanssa. Tältä pohjalta oppilaiden tulisi kypsyä lukiovuosinaan pitkäjänteiseenkin oman tulevaisuutensa suunnitteluun.

Suomalaisessa koulussa kasvattavan opettajan päämääränä on ollut ikäänkuin itsestäänselvyytenä oppilaan johdattaminen rehellisyyteen, sisukkuuteen ja pitkäjänteiseen työskentelyyn. Tutkimukset toisaalta osoittavat, että oppilaan itsetunnon puutteet ovat meillä hyvin tavallisia kouluongelmien alkusyitä. Koulun opetussuunnitelman yleistavoitteissa tulisikin erittäin selvästi tuoda esille oppilaan mahdollisuudet kehittää ja toteuttaa omia aloitteitaan ja ideoitaan, ratkaista itselle tärkeäksi koettuja ongelmia sekä myös kehittää huumorintajuaan ja nauttia elämästä koulun seinien sisäpuolellakin. Oppilaan persoonallisuuden avainkysymyksiä ovat minäkuvaan liittyvä yleisen henkisen kestävyyden kasvaminen ja kyky vastuun ottamiseen. Nämä ominaisuudet eivät synny itsestään tai yhtäkkisesti vaan oppilaan tulee saada koko kouluajan tilaisuuksia onnistumiseen ja itsensä toteuttamiseen sekä riippumattomaan päätöksentekoon. Luokaton lukio luo tähän uusia mahdollisuuksia jo opetussuunnitelman yleisen rakenteen johdosta.

Sosiaalisen vuorovaikutuksen työtavat

Sosiaalisen vuorovaikutuksen työtavoissa tyypillinen etenemisketju on

Keskustelu ja sopiminen tavoitteista ð Suunnittelu ryhmissä ð Arvojen selkiinnyttäminen ð Neuvottelu tai väittely ð Roolien analysointi

Näissä työtavoissa oppilaalta vaaditaan empatiaa, kykyä asettua toisen asemaan. Tämä keskeinen sosiaalinen taito on myös tavoitteena ja kehittämisen kohteena. Sosiaalista vuorovaikutusta korostetaan monissa ryhmätyömenetelmissä, joista on paljon myös suomalaista kirjallisuutta. Myös yleiseen koulunpitoon liittyvissä kysymyksissä tulee luokanvalvojalle eteen tilanteita, joiden ratkaisussa sosiaalisen vuorovaikutuksen taitojen kehittäminen on keskeistä.

Sosiaalisen vuorovaikutuksen työtavoissa lähtökohtana on oppilaiden välinen kommunikaatio, itsensä ilmaiseminen ja toisten kuunteleminen. Ryhmässä toimiminen edellyttää myös taitoa ottaa vastaan rooli ryhmän jäsenenä, neuvottelu- ja väittelytaito jne. Jokaisen tulisi vuorollaan saada harjaannusta myös johtamistaidoissa, kuten ideoiden vastaanottamisessa, antamisessa ja hyväksyttämisessä, kannustustamisessa sekä vastuun jakamisessa ja vastuun ottamisessa jne. Nämä seikat tulevat selvästi esille tyypillisessä projektityöskentelyssä, mutta myös luovan ongelmanratkaisun menetelmissä, jotka on kuitenkin luokiteltu yleensä muihin kategorioihin.

Sosiaalisen vuorovaikutuksen työtapoja voidaan korostaa luonnontieteiden opetuksessa jo yksinomaan siksi, että sekä luonnontieteellisessä tutkimuksessa että monilla sovelusaloilla kuten tekniikassa tai lääketieteessä tyypillinen työskentelytapa on ryhmä- tai tiimityöskentelyä. Työelämässä ei kerta kaikkiaan menesty ilman ryhmätyötaitoja. Opettajien tulisi entistä enemmän olla tässä suhteessa esimerkkeinä oppilailleen. Toisaalta näiden seikkojen huomioon ottaminen ei merkitse tiedollisten tavoitteiden hylkäämistä. On ilmeistä, että haastavat sosiaaliset vuorovaikutustilanteet itse asiassa stimuloivat myös kognitiivisten ongelmien ratkaisemista.

Tunteita ja vapautuneisuutta korostavat työtavat

Tunteita ja vapautuneisuutta korostavat työtavat on mielletty lähinnä ilmaisu- ja taideaineisiin kuuluviksi. Kuitenkaan oppilaan persoonallisuutta ei voi paloitella siten, etteivätkö emootiot saattaisi tulle esiin myös luonnontieteiden opetuksen yhteydessä. Varsin keskeistä on esimerkiksi oivaltamisen ja keksimisen ilon salliminen oppilaille aluksi helpohkojen, mutta vähitellen yhä vaativampien tehtävien yhteydessä. Toisaalta tehokas työskentely lukiossa johtaa helposti stressitason nousuun. Esimerkiksi rentoutustekniikan hallinta on tärkeä opettajan ammattitaito, jota luonnontieteiden opettajankaan ei tule väheksyä. Opetussuunnitelmassa tähän liittyvät seikat tulevat esille lähinnä yleistavoitteiden tasolla ja opetussuunnitelman rakenteessa.

LIITE 4

Mitä oppilas oppii luonnontieteissä?

Fysiikan ja kemian käsitteet, periaatteet ja lait on kehitetty soveltuviksi mitä erilaisempiin luonnonilmiöihin. Samoilla käsitteillä ymmärretään maailmankaikkeuden rakeenteeseen, jääpalan sulamiseen ja atomin rakenteeseen liittyviä ilmiöitä. Fysiikan käsitteillä on pitkälle kehittynyt hierarkinen rakenne ja sen lait voidaan esittää täsmällisessä matemaattisessa muodossa.

Oppilailla on runsaasti erilaisia ennakkokäsityksiä fysiikan ja kemian peruskäsitteistä. Tutkimusten mukaan ennakkokäsitykset ovat usein virheellisiä ja sangen pysyviä, vaikka fysiikkaan ja kemiaan liittyviä käsitteitä opetetaan aina ala-asteelta ammatilliseen tai lukiokoulutukseen asti. Opettajan on tunnistettava oppilaiden virheelliset käsitykset ja autettava oppilasta "poisoppimaan" ne. Muussa tapauksessa virheelliset käsitykset estävät asian oikein oppimisen.

Ennakkokäsitykset muodostuvat lasten jokapäiväisten kokemusten kautta ennen varsinaista kouluopetusta. Ennen kouluikää lapset kehittelevät uskomuksia ja selityksiä asioista, joita heidän ympärillään tapahtuu. Kun lapsi kasvaa, kaikki hänen kokemuksensa nostamisesta, heittämisestä, työntämisestä, tuntemisesta ja näkemisestä kehittyvät ymmärtämisen rakennelmaksi ja kyvyksi tehdä ennusteita. Tästä ymmärtämisen rakennelmasta ja kyvystä tehdä ennusteita käytetään nimitystä tietorakenne (framework).

Esimerkkejä ennakkokäsityksistä

Oppilailla on esimerkiksi kemiallisista reaktioista omia jokapäiväiseen elämään liittyviä kokemuksia. Puun tai kynttilän palaessa lapsi on havainnut aineen "häviävän". Kun opettaja seitsemännellä luokalla polttaa teräsvillaa orsivaa'assa, oppilas arvelee omien aikaisempien kokemustensa perusteella teräsvillan häviävän tai sen massan pienenevän. Toisaalta oppilaalla saattaa olla aikaisempi kokemus esimerkiksi naulaisten lautojen polttamisesta saunan uunissa. Tämän kokemuksen perusteella oppilas ajattelee, että teräsvilla ei pala, koska se on rautaa. Oppilaat tekevät demonstraatiosta havaintoja omien ennakkokäsitystensä pohjalta ja heidän huomionsa ei välttämättä kiinnity palamisen opettamisen kannalta oleelliseen.

Novick ja Nussbaum (1978) tutkivat, miten oppilaat sovelsivat hiukkasmallia ilman ominaisuuksien selityksissä. He esittävät kokeen, jossa pullosta imettiin ilma pois käsipumpulla.Oppilaille selitettiin pumpun toiminta ennen koetta ja heidän annettiin kokeilla sormen avulla, miltä imu tuntuu sormessa. Oppilaita pyydettiin piirtämään ja selittämään, kuinka jäljelle jäänyt ilma sijaitsee pullossa. Oppilaat antoivat mm. seuraavia selityksiä:

· Maan vetovoima vetää ilman pullon pohjalle.
· Jäljelle jäänyt ilma on kevyttä, joten se nousee pullon yläosaan.
· Suurin osa ilmasta pakkautuu pullon suulle.
· Ilma ohenee pullossa ylös päin mentäessä.
· Ilma on jakautunut tasaisesti pulloon.

Seuraavat sähköön liittyvät käsitykset ovat syntyneet oppilaiden arkielämän kokemusten kautta. He ovat havainneet esimerkiksi kattolampun riippuvan yhden johdon varassa katosta. Jännitteestä ja virrasta heillä ei välttämättä ole suoria kokemuksia, mutta oppilaat vertaavat kokemaansa uusiin tilanteisiin. Ennakkokäsityksiä jännitteestä ja virrasta:

· jännitteen käsite on epäselvä, se sekoitetaan potentiaaliin, sähkövirtaan, varaukseen, energiaan tai tehoon,
· jännite on sama piirin jokaisessa kohdassa,
· virta sekoitetaan jännitteeseen tai energiaan,
· sähkövirta heikkenee johtimissa sitä mukaan kuin etäännytään virtalähteestä,
· sähkölaitteet (esim. lamppu) kuluttavat virtaa,
· paristo on vakiovirran lähde,
· virta, teho tai voltit ovat säilötty paristoon kuten mehu mehutölkkiin,
· virta lähtee pariston molemmista päistä eräänlaisena positiivisena ja negatiivisena virtana.
· sähkövirta on primääri suure ja jännite sen seuraus,
· jännitettä ei voi esiintyä riippumatta virran esiintymisestä,
· jännite ymmärretään virran osaksi tai samaistetaan virran kanssa,
· jännite kuvaa virran voimakkuutta.

Ennakkokäsityksiä suljetusta virtapiiristä ja sen komponenttien kaksinapaisuudesta sekä komponenttien vaikutuksesta virran suuruuteen:

· virtapiirin komponenttien kaksinapaisuutta ei ymmärretä,
· yksi johdin riittää paristosta lamppuun, kun halutaan saada lamppu hehkumaan,
· virta kulkee pariston molemmista päistä lamppuun,
· virtapiirissä kulkee ennen lamppua ja lampun jälkeen erisuuri virta (lamppu kuluttaa virtaa),
· lamppujen määrä ei vaikuta virran suuruuteen virtapiirissä (sarjakytkennällä tai rinnankytkennällä ei ole eroa),
· paristojen määrä ei vaikuta virran suuruuteen virtapiirissä (sarjakytkennällä tai rinnankytkennällä ei ole eroa),
· lamppujen määrä vaikuttaa pariston jännitteeseen.

Miten ennakkokäsitykset syntyvät?

Ennakkokäsitykset syntyvät lapsen tai oppilaan toiminnan ja havaintojen kautta. Tieto, on peräisin lapsen toiminnasta ja aktiivisesta tiedonhankinnasta sekä käsitehierarkioiden rakentamisesta. Lisäksi fysiikan ja kemian käsitteillä voi olla erilainen sisältö arkikielessä ja tieteen kielessä, joka saattaa häiritä oppilaan ajattelua.

Osborne on esittänyt seuraavat syyt ennakkokäsitysten syntymiselle:

1. Nuorilla oppilailla on vaikeuksia abstraktien käsitteiden avulla tapahtuvassa pohdiskelussa. He pyrkivät käyttämään sellaisia käsitteitä, jotka ovat itse- tai ihmiskeskeisiä ja tuttuja heille jokapäiväisestä elämästä.
2. Lapset ovat kiinnostuneita vain tietyistä selityksistä tietyille tapahtumille. Päin vastoin kuin tutkijat, lapset eivät ole kiinnostuneita monipuolisista ja ristiriidattomista selityksistä. Lasten käsitykset ovat siis kapea-alaisia.
3. Jokapäiväisessä puheessa tietyt käsitteet saavat lisämerkityksiä ja niiden merkitys voi laajentua. Samalla käsitteiden sisältö muuttuu siitä, mitä tiedemiehet ymmärtävät kyseisillä käsitteillä.
4. Oppilaiden väärinkäsitykset vahvistuvat ala-asteella, koska luokanopettajien omat tiedot luonnontieteistä ovat vähäisiä eivätkä he voi tietää oppilaiden väärinkäsityksistä.

Cohen on analysoinnut yksityiskohtaisesti syitä, miksi oppilaat asettavat sähköopissa virran primääriksi suureeksi. Haastateltuaan oppilaita Cohen on päätynyt seuraaviin selityksiin:
1. Aiemmassa opetuksessa (esim. ala-asteella) on kiinnitetty enemmän huomiota virtaan, koska sitä on helpompi konkretisoida ja havainnollistaa kuin jännitettä.
2. Aiemmassa opetuksessa ei ylipäänsä ole kerrottu, että jännite on primäärinen suure ja aiheuttaa sähkövirran.
3. Jännite määritellään väärin kaavalla: U=RI.
4. Oppilaiden ensimmäiset kokemukset (myös väärät) jännitteestä ja virrasta ovat voimakkaita ja elinvoimaisia.
5. Oppimääräsuunnitelmat ja oppikirjat eivät ole tarkkoja eivätkä painota oikeaa syy- seuraussuhdetta jännitteelle ja virralle.
6. Opetuksessa käytetään vääriä analogioita, jotka hämärtävät todellisuuden.
7. Oppikirjassa esitellään sähkövirta ensin, jolloin oppilaat ymmärtävät sen primääriseksi suureeksi.
8. Oppilaat (lähinnä lukiolaiset) ajattelevat mielellään matemaattisin algoritmein, eivätkä tajua virtapiirin komponenttien merkitystä.
9. Oppilaat eivät ole tottuneet kvalitatiivisiin kysymyksiin ja haluavat antaa mieluummin vastauksen eksaktissa matemaattisessa muodossa.

Ahteen (1992) mukaan fysiikan ymmärtämisen suurimpana vaikeutena on se, että todellisen maailman tapahtumia selitetään tieteen käsitteillä ilman, että hahmotetaan sitä kokonaisuutta, joka tarvitaan tieteellisen käsitteen täsmällisyyden ja laaja-alaisuuden osoittamiseksi. Fysiikan opetuksessa tarkastellaan vain yhtä ilmiötä kerrallaan ja sitä vain yhdestä näkökulmasta. Oppilas muodostaa oman käsityksen ja selitysmallin varsin rajoitetusta näkökulmasta käsin. Kun oppilas on luonut oman mallin, hän pitää siitä voimakkaasti kiinni ja torjuu muut selitykset, myös opettajan selitykset.

Miten ennakkokäsitykset tulisi ottaa huomioon opetuksessa?

Tietoa ei voida siirtää suoraan ihmiseltä toiselle. Luonnontieteellinen tieto, käsitteet ja mallit rakentuvat pelkästään omakohtaisten havaintojen ja ajattelun pohjalta, konstruoimalla. Tämä ajatus ei ole uusi, sillä samansuuntaisia ajatuksia käsitteiden oppimisesta ovat esittäneet mm. Piaget ja Ausubel. Ausubelin (1978) mielekkään oppimisen teorian voisi pukea yhdeksi ainoaksi periaatteeksi "Ota selvää, mitä oppilas tietää entuudestaan ja opeta sitten sen mukaan."

Osbornen mukaan opetuksen lähtökohtana on oltava oppilaiden aikaisempi tieto, joka on monissa kohdin erilaista kuin oppikirjoissa esitetty tieto. Lisäksi Osbornen mielestä oppimääräsuunnitelmat olisi suunniteltava siten, että niiden pohjana olisivat oppilaiden mielikuvat. Kolmanneksi oppilaiden väärinkäsityksiin voidaan vaikuttaa antamalla oppilaille haasteita ja kannusteita sekä saamalla oppilaat uudelleen punnitsemaan omia ajatuksiaan. Luokkatilanteessa opettajan tulisi olla herkkä vaistoamaan oppilaiden kulloisetkin ajatukset ja kyettävä ohjaamaan heitä kohti oikeaa tietoa.

Driver vertaa toimittamassaan kirjassa "Children's Ideas in Science" lapsen tietorakenteen kehittymistä tieteenhistoriaan. Tiede, kuten fysiikka, on kehittynyt pitkän ajan kuluessa vähitellen. Oppilaan ajatuksetkin kehittyvät hitaasti, jolloin ennakkokäsityksiäkin voidaan muuttaa vain vähitellen. Driverin mukaan opetuksessa tulisi käyttää erilaisia lähestymistapoja ja monipuolisia opetusmenetelmiä, jotta oppilas joutuisi koettelemaan ajatuksiaan erilaisissa tilanteissa. Tavoitteena olisi ensin "pois-oppia" virheelliset käsitykset, jotta uusi tieto voitaisiin omaksua. Driver esittää, että opetuksessa tulisi vähentää pelkästään induktiiviseen ajatteluun perustuvaa tiedonhankintaa, koska virheellisiä ennakkokäsityksiä ei voida vaihtaa uusiin pelkästään tekemällä havaintoja ja yleistyksiä. Opetuksen tulisi sisältää hypoteettis-deduktiivisen ajattelun piirteitä ja lisäksi oppilaat olisi opetettava tarkkailemaan eikä näkemään oppilastöissä tai demonstraatioissa sitä, mitä he haluavat nähdä. Fysiikan ja kemian käsitteen, periaatteen tai lain oppiminen edellyttää useita demonstraatioita ja oppilastöitä, jotta oppilas voisi koetella omia ajatuksiaan erilaisissa tilanteissa.

Hewitt esittää omien kokemustensa perusteella ratkaisuja fysiikkan saattamiseksi sellaiseen muotoon, että sitä voitaisiin ymmärtää. Hän esittää, että fysiikkaa tulisi opettaa perusasteella kvalitatiivisesti ja tutustua perusluonnonlakeihin ilmiöiden muodossa. Näin luotaisiin pohja myöhemmälle opiskelulle, jolloin opiskelijat voisivat mahdollisesti ymmärtääkin jotain fysiikan opetuksesta. Fysiikan ymmärtämistä voitaisiin lisätä myös siten, että tehtäisiin oppitunnit mielenkiintoisemmiksi keskustelemalla jokapäiväiseen elämään liittyvistä luonnonilmiöistä, havainnollistamalla kuvin esitettäviä asioita ja vähentämällä kaavojen käyttöä perusasteen opetuksessa.

Ahtee (1992) esittää, että oppilaita on autettava hahmottamaan ilmiöitä eri puolilta, jolloin tieteellisen käsitteen ja mallin merkitys ja selityskyky tulevat selvästi esille. Toiseksi aiheiden käsittelyyn kuonnontieteissä tulee varata riittävästi aikaa, jotta oppilaat tottuvat pohtimaan ilmiötä monipuolisesti ja perusteellisesti. Tällöin joudutaan tarkoin pohtimaan, mitkä käsitteet ja periaatteet oppilaille ehditään kullakin luokka-asteella opettaa. Kolmanneksi fysiikan ja kemian opetus on aloitettava jo ala-asteella, jotta oppilaat tottuvat luonnontieteille ominaiseen kokeelliseen työskentelyyn ja käsitteenmuodostukseen.

Konstruktivismi on eräs näkökulma, perspektiivi tai lähestymistapa, joka antaa ideoita opetukseen. Konstruktivismissa painotetaan prosessia, jolla ajattelu kehittyy. Oppilaan kokemusten kautta aivoihin syntyy erilaisia rakenteita, jotka vahvistuvat uusissa kokemuksissa. Syntyneet rakenteet toimivat selityksinä havaituille uusille ilmiöille. Oppilas on saatava keskustelemaan ja koettelemaan omia ajatuksiaan erilaisissa tilanteissa, jotta vältettäisiin väärinymmärtämisten syntymistä fysiikassa. Yhtenä fysiikan opetuksen ongelmana voidaan pitää oppilaan ennakkotietojen kehittämistä kokeellisen työskentelyn avulla fysiikan tietorakenteen mukaiseksi. Lähtökohtana fysiikan opetukselle tulisi aina olla oppilaan ajatusmallit opetettavista asioista.

Osbornen ja Freybergin (1984) mukaan konstruktiivisessa lähestymistavassa opetus jaetaan neljään vaiheeseen:

1. Aiheeseen perehtyminen.
2. Huomion suuntaaminen aiheeseen.
3. Opetettavan käsitteen/ asian kyseenalaistaminen.
4. Soveltaminen.

Aiheeseen perehtyminen kuuluu sekä opettajalle että oppilaalle. Opettaja kartoittaa esimerkiksi aiheeseen liittyvän historallisen taustan sekä aiheeseen liittyvät nykyaikaiset tutkimusmenetelmät. Oppilaiden huomio suunnataan opiskeltavaan aihepiiriin esimerkiksi avoimilla kysymyksillä ja keskustelulla sekä motivoivilla demonstraatioilla. Seuraavaksi oppilaat saavat esittää omia näkemyksiään, joiden pohjalta suunnitellaan erilaisia kokeita. Kokeilla testataan esitettyjen väitteiden paikkansapitävyyttä. Opettajan ohjauksella ja selityksellä on tässä vaiheessa keskeinen asema. Viimeisessä vaiheessa, soveltamisessa, opettajan rooli on tärkeä evaluoitaessa oppilaiden esittämiä vastauksia. Koko opetuksen ajan on tärkeää, että opettaja tunnistaa ja ottaa esille oppilaiden vääriä ajatusmalleja ja pyrkii muuttamaan niitä.

Vosniadoun (1991) mielestä konstruktivistinen opetus etenee seuraavasti:

1. Luodaan olosuhteet, joissa oppilas joutuu asettamaan ennakkokäsityksensä kyseenalaiseksi esimerkiksi siten, että hän saa empiiristen kokeiden avulla tuloksia, jotka ovat ristiriidassa hänen uskomuksiensa kanssa.
2. Esitetään tieteellisistä käsitteistä selkeä selitys, käsitteellinen malli tai analogia.
3. Näytetään, että uusi käsitteellinen malli tuottaa paremmin käytettävissä oleviin havaintoihin sopivaa tietoa kuin oppilaan ennakkokäsitykset.

Mitkä opetusmenetelmät ovat tehokkaita, kun oppilaalla on vääriä ennakkokäsityksiä?

Sahlberg ja Ahtee (1990) ovat esitelleet neljä menetelmää, joilla oppilaiden ennakkokäsitykset voidaan selvittää ja vaikuttaa oppimiseen. Yleisimmin käytetty menetelmä oppilaiden ennakkotietojen selvittämiseksi on opetuskeskustelu. Oppilaita voidaan pyytää selittämään käsityksiään ja kokemuksiaan käsiteltävästä aihepiiristä. Ennakkokäsitysten selvittäminen ennen oppilastöitä tai demonstraatioita auttaa oppilasta tarkkailemaan töissä juuri niitä kohtia, joista hänellä on ennakkokäsityksiä.

Kun havaittua imiötä tai periaatetta selitetään, kannattaa menetellä seuraavasri:

1. Luodaan tilanne, jossa oppilaat joutuvat keksimään oman selityksensä ilmiölle.
2. Rohkaistaan oppilaita sanoin ja kuvin ilmaisemaan oma selityksensä.
3. Autetaan oppilasta näkemään, mihin perusasioihin heidän selityksensä pohjautuvat.
4. Rohkaistaan oppilaita keskustelemaan eri selitysten ja niiden perusteiden oikeellisuudesta.
5. Pyydetään oppilaita vertailemaan selityksiään muihin tiedossa oleviin tosiasioihin ja kokeellisiin havaintoihin.

Käsitekarttojen (Concept maps) avulla luodaan käsiteverkostoja, joista näkyvät käsitteiden väliset suhteet ja niiden hierarkiat. Opettaja voi pyytää oppilaita laatimaan käsitekartan opetettavaan aiheeseen liittyvistä käsitteistä. Tämä menetelmä kertoo helposti oppilaiden tietojen määrän ja miten ne ovat jäsentyneet.

Kirjoittaminen on yksi parhaista ennakkokäsitysten paljastajista, sillä ajattelu ja kirjoittaminen kulkevat käsi kädessä. Seuraava prosessikirjoittamisesta mukailtu kirjoittamisohje soveltuu luonnontieteisiin.

1. Oppilaita pyydetään kirjoittamaan viiden minuutin ajan kaikkea, mitä heille tulee mieleen valitusta aihepiiristä, esimerkiksi lämpö tai liukeneminen. Oppilaita kehoitetaan kirjoittamaan tauotta, kokonaisia lauseita ja asiaa sen enempää jäsentämättä.
2. Oppilaat jaetaan 2 - 4 hengen ryhmiin. Heitä pyydetään lukemaan omat tekstinä ryhmän muille jäsenille ja vertaamaan niitä toisiinsa. Tarkoituksena ei ole arvostella tekstiä, vaan etsiä teksteistä yhteisiä ja eroavia asioita ja kirjoittaa näitä omiin papereihin.
3. Oppilaita pyydetään muotoilemaan vähintään kolme sellaista kysymystä, joista he eivät päässeet yksimielisyyteen tai jotka muuten kiinnostivat heitä.
4. Ryhmien kysymykset kerätään yhteen kaikkien nähtäväksi. Tilanteen mukaan joidenkin kysymysten vastauksia voidaan pohtia heti tai jättää vastattavaksi myöhemmin asiayhteydessä opetuksen kuluessa.
5. Opettaja kerää oppilaiden kirjoitukset ja lukee ne, jotta saisi tarkemman kuvan oppilaiden ajattelusta ja käsityksistä kyseiseltä alueelta.

LIITE 5

Koulun kehittämiskeskustelu

Suomessa on siirrytty viime vuosina kahdessa mielessä selvästi aikaisemmasta eroavaan hallintokulttuuriin. Nämä muutokset eivät ole ajankohtaisia vain meillä, vaan vastaavaa kehitystä nähdään laajalti eri puolilla maailmaa.

Suomessa rakennettiin aikoinaan hyvin keskusjohtoinen hallintojärjestelmä, jonka juuret ovat vanhassa venäläisessä "tsaarinaikaisessa" hallinnossa ja edelleen jo ruotsalaisessa hallintokäytännössä. Nyt ollaan purkamassa hallinnon keskusjohtoisuutta ja antamassa päätösvaltaa paikalliselle tasolle. Kehitys ei siis koske pelkästään opetushallintoa tai kouluhallintoa.

1 Tulosohjaus

Yhteiskunnassa on siirrytty erilaisten toimintojen ohjauksessa normiohjauksesta tulosohjaukseen. Opetusalalla tällöin mieluummin puhutaan tavoiteohjauksesta, jolloin käsitteistö ja terminologia voidaan läheisesti rinnastaa opetussuunnitelmaan ja opetuksen tavoiteohjaukseen. Kysymys on nyt vain koko koulun toiminnan ohjauksesta. Itse asiassa voidaan sanoa, että hallinnollinen suunnittelu lähestyy sellaisia käytäntöjä, joita on pidetty hyvälle pedagogiselle suunnittelulle ominaisina (vrt. Malinen).

Malinen (1992, 58 - 59) on vertaillut hajautettua ja keskitettyä päätöksentekoa
 
Hajautettu päätöksenteko Keskitetty päätöksenteko
1. Päätökset opetussuunnitelmasta tehdään siellä, missä niitä toteutetaankin ja missä tunnetaan vallitsevat olosuhteet.

2. Kun toteuttajat tekevät itse päätöksiä, he kokevat varmuutta ratkaisuistaan ja ovat valmiita vastaamaan teoistaan.

3. On demokratian mukaista antaa työntekijöiden ratkaista heitä itseään koskevia asioita.

4. Monet asiat ovat niin mutkallisia toteutuksen kannalta, ettei hallinnossa pystytä antamaan yleiskäyttöisiä ohjeita.

1. Keskitetty päätöksenteko on toteutukseltaan tehokas ja taloudellinen.

2. Keskitetyssä suunnittelussa saadaan tutkimus mukaan ja voidaan taata riittävä yhtenäisyys sekä vähentää satunnaisuutta.

3. Kehittämisvaiheessa keskitetty ohjaus toimii nopeasti ja koulutus on järjestettävissä tehokkaasti.

4. Päästään valtakunnallisesti yhtenäiseen tulokseen.

Sekä keskitetyllä että hajautetulla järjestelmällä on opetussuunnitelmien laadinnassa omat etunsa ja haittansa. Keskitetty opetussuunnitelman suunnittelu edustaa hallinnon näkökulmaa ja hajautettu kunnan ja opettajien pedagogista suunnittelua. Suurissa kouluyhteisöissä yhteissuunnittelu saatetaan kokea rasittavana, joten koulutyötä ohjaamaan tarvitaan myös rationaalista hallintosuunnittelua ja ohjeita. Toivottavaa olisi, että hallinnon antamat ohjeet tukisivat pedagogista suunnittelua ja ne muodostaisivat yhdessä dynaamisen prosessin.

Hallinnon näkökulmasta tapahtuvaa ja opettajien pedagogista opetussuunnitelman suunnittelua voidaan vertailla viereisen kaavion avulla (vertaa Malinen 1992, 60).
 
Hallinnollinen suunnittelu
annetut tavoitteet, henkilöt suppea-alaisia, pykälät ratkaisevat, rationaalinen hallintosuunnittelu, vähän kommunukointia
ñ
 
 
 
 

ò

keskusteltu tavoitteista, henkilöt toimivat laaja-alaisesti, ratkaisut luovan ongelmanratkaisuprosessin tuloksena, sosiaalisia suunnittelutilanteita, paljon kommunikointia
Pedagoginen suunnittelu

Siirryttäessä rinnakkaiskoulujärjestelmästä peruskoulujärjestelmään oli tarkoituksenmukaista ohjata kouluopetusta hallinnollisilla päätöksillä pyrittäessä koulutukselliseen tasa-arvoon. Poliitisessa päätöksenteossa on katsottu, että koulutuksellinen tasa-arvo on toteutunut, jolloin tiukasta normiohjauksesta on voitu luopua. Tällä hetkellä kouluja rohkaistaan profiloitumaan ja etsimään omaleimaisia opetuksellisia ratkaisuja.

Myös yksittäisen opettajan päätösvaltaa ja vastuuta on lisätty mm. poistamalla oppikirjojen hyväksyttämismenettely. Tämä merkitsee sitä, että opettaja ja oppilaat voivat vapaasti valita haluamansa oppimateriaalin. Kustantajat ja oppimateriaalin laatijat saavat vapaammat kädet muotoilla oppimateriaaleja vastaamaan koulun tarpeita.

2 Koulun ja sen johtamismallien kehittäminen

Koulun muutospaineita

Koulun kehittämisessä ollaan siirtymässä kehittämiseen kilpailuyhteiskunnan ehdoilla supistuvan resurssoinnin aikana. Kunnallisessa päätöksenteossa koulumenot kilpailevat esimerkiksi sosiaaliturvan ja teollisuuden perusedellytysten luomisen kanssa ilman, että valtion taholta asetettaisiin kiinteitä määrärahoja nimenomaan koulutoimen käyttöön. Oppilaat voivat tulevaisuudessa valita entistä helpommin sen koulun, jota he haluavat käydä, ja tuovat oman osansa resurssoinnista. Myös resurssoinnin kokonaispohjaa halutaan laajentaa ainakin siten, että mahdollisuuksien mukaan oppilaat ja heidän vanhempansa, sponsorit ja mahdollisesti myös yksityiset oppilaitosten ylläpitäjät tulisivat rahoitukseen mukaan. Tästä seuraisi myös koulun johtamisen luonteen muuttuminen siten, että pedagogisen ja hallinnollisen johtamisen rinnalle tai jopa ensisijaiseksi tulee liike-elämän tapaan toimitusjohtajan rooli koulujen rehtoreille.

Näyttää siltä, että kaikkialla valtionhallinnossa johtajille ollaan antamassa entistä enemmän valtaa ja vastuuta. Koulun johtamisessakin on käyttöön tulossa uusia mahdollisuuksia, jotka eivät välttämättä aina helposti asetu vanhan tradition pohjalle. Määrärahojen käytöstä ja esimerkiksi sijaisten palkkaamisesta rehtori voi päättää entistä vapaammin, mutta kunnallisella alalla muutoin on jo siirrytty palkkauksessa paikallisiin sopimusneuvotteluihin ja opetusalalla on hyvin voimakkaasti esillä nykyisen kaltaisista opetusvelvollisuuden määrittelyistä luopuminen. Joka tapauksessa opettajien kapea-alaiset kelpoisuusehdot, jotka ovat olleet opetuspalvelujen vaihdon esteenä oppilaitosten välillä, ovat väljenemässä. Nähtävissä on myös se, että säädöksistä tullaan poistamaan esteet opetuspalvelujen ostamiselle ja myymiselle.

Peruskoulu on yhdeksänluokkainen oppivelvollisuuskoulu, joka voidaan tulevaisuudessa kuitenkin aloittaa joustavasti 6-8 -vuotiaana ja jonka voi suorittaa luokattoman koulun periaatteiden mukaisesti myös keskimääräisestä poikkeavalla nopeudella. Tämä aiheuttaa uusia vaatimuksia sekä suunnittelulle että resurssoinnille. Uusia haasteita aiheuttaa myös mahdollinen peruskoulun ala- ja yläasteiden hallinnollisesta jaosta luopuminen. Toisaalta sekä peruskoulua että lukiota tulisi entistä paremmin kytkeä ympäröivään yhteiskuntaan, esimerkiksi paikkakunnan talouselämään muutoinkin kuin oppilaiden vanhempien välityksellä.

Koulun kaltaisessa työyhteisössä on monia piirteitä, jotka eroavat tyypillisistä liike-elämän yrityksistä. On esimerkiksi välttämätöntä, että jokaisella opettajalla on akateemisena ammattilaisena kokonaisvastuu omista oppilaistaan ja heidän kehittymisestään. Tästä seuraa, että koko kouluyhteisön on oltava mukana tavoiteasettelussa ja myöskin toiminnan tuloksellisuuden arvioinnissa. Tästä tulemme entistä syvällisempään ja laajempaan yhteissuunnitteluun ja koulun itsearviointiin.

Aivan uusia haasteita sisältyy Opetushallituksen Opetusministeriön toimeksiannosta marraskuussa 1992 laatimaan ehdotukseen opetustoimen rakenneohjelmaksi. Siinä todetaan mm. peruskoulun jälkeisistä oppilaitoksista, että niiden tulisi yhteenliittymällä ja yhtymiä muodostamalla muodostaa oppimiskeskuksia, joissa opintokokonaisuuksia ja työtehtäväkokonaisuuksia voivat suorittaa luokattomasti kaikki opiskelijat iästä ja oppilaitosmuodosta riippumatta. Toisaalta ehdotetaan, että näissä oppimiskeskuksissa koulutusta tulee tarjota läpi vuoden myös viikonloppuisin ja iltaisin sekä ottaa käyttöön kolmas lukukausi. Tämä tekee yksilöllisen etenemisen opinnoissa entistä helpommaksi. Toisaalta haasteet sekä yksilö- että koulutason suunnittelulle ovat hyvin suuret eikä näiden ideoiden toteutumismahdollisuuksista ole tällä hetkellä selvää käsitystä.

Koulun itsearviointityön käynnistäminen tai sen jatkaminen

Tulevassa kokonaistilanteessa koulu yhtä vähän kuin muut vastaavat instituutiot ei voi selvitä ilman tehokasta ja monipuolista arviointia. Näyttää siltä, että Opetushallituksen todennäköisesti hajotessakin jokin kouluja ja niiden toimintaa arvioiva valtakunnallinen yksikkö jää toimimaan. Kuitenkin ensisijaisen tärkeää on se, että koulut itse käynnistävät omaa ja omista lähtökohdista kasvavaa arviointia. Koulujen tulee kyetä arvioimaan omaa tulostaan ja toimintaansa taustana koko koulujärjestelmän tehokkuuden, opetuksen vaikuttavuuden ja toiminnan taloudellisuuden tarkastelu ja paikallisessa viitekehyksessä tapahtunut koulun tavoiteasettelu.

Tavoitteiden asettamisessa tulee esille oppilaskohtainen tavoitteisto ja koulun profilointi ajankohtaisten koulutustarpeiden ja uusien kehityssuuntien mukaisesti. Tavoiteasettelun tulee siis olla joustavaa ja dynaamista. Toisaalta siinä tulee näkyä koulun oma kulttuuri ja opettajiston erityisasiantuntemus.

Koulun koko toiminta tähtää asetettujen tavoitteiden saavuttamiseen. Oppilaan kehittyminen, koulun kaikkien oppilaiden edistymisestä muodostuvan kokonaistuloksen on viime aikoina annettu muodostua lähes yksinomaiseksi päämääräksi, mutta voidaan ajatella varsinkin pienemmillä paikkakunnilla myös koulun laajempaa kulttuuritehtävää.

Tavoitteisiin pääsemiseksi koulun on oltava valmis käyttämään hyväksi laajalti omien opettajiensa, mutta myös koulun ulkopuolelta saatavissa olevaa asiantuntemusta. Koululla tulisi olla oma henkilöstösuunnitelma, johon kuuluu myös tehokas jatkuvan koulutuksen järjestelmä. Suomessa on vain harvoin päästy todella hyviin tuloksiin tällä alalla.

Koulun tulee olla valmis käyttämään joustavasti monipuolisia työtapoja sekä suunnittelussa että opetuksessa. Esimerkiksi luovan ongelmanratkaisun menetelmiä voidaan käyttää monella tavoin. Oppiainerajoja on oltava valmis ylittämään tarvittaessa, samoin esimerkiksi opetuksen jaksottamista 45 minuutin jaksoihin ei voida pitää minään erityisenä sääntönä. Opetuksen suunnittelussa ohjenuorana on opettajan oman asiantuntemuksensa pohjalta muodostama käsitys siitä, millä tavoin hän voi parhaiten johdattaa oppilaitaan kohti asetettuja tavoitteita.

Koulun itsearvioinnissa saavutettuja tuloksia verrataan asetettuihin tavoitteisiin. Arvioinnin tulisi olla jatkuvaa ja sen antaman palautteen tulisi ohjata koulun, sekä hallintohenkilökunnan, opettajien että oppilaiden toimintaa. On huomattava, että arviointiprosessi antaa samalla perusteet toimintaa ohjaavalle päätöksenteolle.

3 Resurssien jakaminen kunnassa

Tulos- ja kehysbudjetointi, johon ollaan siirtymässä, on sekä uhka että mahdollisuus. Uhka se on sen vuoksi, että opetushallinnon sovelluksista ei ole paljoa kokemusta ja siinä voidaan epäonnistua. Mahdollisuus se on muun muassa sen vuoksi, että resurssien niukkuuden kohdatessa se antaa paljon entistä paremmat mahdollisuudet paikallisen asiantuntemuksen hyväksikäytölle tuloksen optimoinnissa.

Kunnassa koulu ei voi enää pitää "omaa osuuttaan" itsestäänselvyytenä. Kunnanvaltuuston ja -hallituksen päätöksentekoa on seurattava ja siihen on vaikutettava myös esimerkiksi oppilaiden vanhempien välityksellä sen lisäksi että rehtorit ja opettajat huolehtivat omasta osuudestaan. Valtionosuusjärjestelmän uudistuminen antaa kunnille mahdollisuudet siirtää resurssointia hyvin laajoissa rajoissa budjetin sektorilta toiselle.

Kunkin aineryhmän edunvalvonta koulussa tulee myös paljon entistä merkityksellisemmäksi. Luonnontieteiden opetuksen näkökulmasta opettajanhuoneessa ei asioita tulisi ratkaista pelkästään "demokraattisella" enemmistöpäätöksellä, vaan resurssien jaossa tulisi ottaa huomioon esimerkiksi luonnontieteellisen sivistyksen merkitys. Luonnontieteteiden opettajien on varmistettava resursseja omaa työtään varten ja jopa omaa työpaikkaansavarten. Tietynlainen markkinointihenkisyys on myös tarpeen suhteessa oppilaisiin. Oppilaista ja erityisesti hyvistä oppilaista tullaan kilpailemaan sekä koulujen välillä että valinnaisaineiden opettajien välillä. Tämä edellyttää aivan uutta asennoitumista opettajilta. Tosin eräiden valinnaisaineiden piirissä kilpailusta on jo pitkään ollut kokemusta.

4 Luokattoman lukion ominaispiirteet opetussuunnitelman kannalta

Lukion luokattomuus on ollut suppeassa kokeilussa jo pitkään verrattuna moniin muihin opetussuunnitelman uudistuksessa tapahtuviin muutoksiin. Kuitenkin on todettava, että kokeilut ovat keskittyneet kouluihin, joiden erityisluonne vaikeuttaa johtopäätösten yleistämistä (esim. urheilulukiot) tai oppilasaineksen ainakin epäillään kokeilun myötä muodostuneen poikkeukselliseksi. Luokattomuus ilmeisesti jatkossakin helpottaa koulujen profiloitumista omaleimaisiksi ja ympäristönsä tarpeita palveleviksi. Toisaalta on selvää, että muutokset ovat sangen huomattavia sekä oppilaiden että opettajien kannalta, kysymys ei suinkaan ole pelkästään ns. kosmeettisesta uudistuksesta.

Luokatonta lukiota on kokeillut virallisesti 23 koulussa 6 200 oppilasta. Kokeilusta on raportoitu seuraavaa:

· Luokattomien lukioiden oppilaat ovat menestyneet ylioppilastutkinnossa muita paremmin. Vuosien 1990 - 1992 kevään kirjoituksissa saatiin luokattomista lukioista hylättyjä ja alimpia arvosanoja selvästi vähemmän kuin luokallisessa.
· Luokattomuus on jouduttanut opintoja ja tukenut niin kyvykkäitä kuin heikkojakin opinnoissaan.
· Luokaton lukio on lisännyt opettajien yhteistyötä.
· Luokattomuus on valmentanut oppilaita itsenäisyyteen ja korkeakouluopintoihin.
· Luokaton lukio on kustannuksiltaan perinteisen lukion kanssa samanhintainen.
· Iso lukio antaa oppilaille enemmän valinnanvaraa. Pieni lukio on puolestaa helpompi hallita.
Oppilaiden mielestä itsenäinen työskentely, tentit ja yksilöllinen ainevalinta ovat muuttaneet opiskelua myönteiseen suuntaan.
· Osaa oppilaita on ahdistanut luokattomuudessa se, että he ovat itse joutuneet suunnittelemaan opintojaan. Ryhmien vaihtuminen on lisännyt turvattomuuden tunnetta.

Luokattomuuteen liittyvät luokalle jäämättömyys, uusintakuulustelut, kurssin kertaaminen sekä mahdollisuus opiskella kesällä ja osallistua ylioppilaskirjoitukseen jo syksyllä ovat vähentäneet oppilaiden suoriutumispaineita.

Oppilaan ohjauksen merkitys korostuu luokattomassa lukiossa. Aineenopettajien on tällöin huolehdittava siitä, että oppilaan ohjauksesta vastaavalla opettajalla on ajan tasalla olevaa tietoa oppiaineesta ja sen vaikutuksesta jatko-opintoihin.

Tätä kirjoitettaessa on ajatus luokattomasta peruskoulusta ja joustavasta koulun aloittamisiästä tullut juuri laajan julkisen keskustelun kohteeksi. Luokatonta peruskoulua on, päinvastoin kuin luokatonta lukiota, kokeiltu toistaiseksi sangen vähän. Kokeilujen tuloksiakaan ei juuri ole käytettävissä, mutta vaikuttaa siltä, kuin peruskoulun tasolla olisi ollut selvästi suurempia vaikeuksia kuin lukiossa. Toisaalta kokeilulukioissa on ollut keskustelua niistä eduista, joita saavutettaisiin mikäli sekä peruskoulu että lukio olisivat luokattomia. Tässä yhteydessä ei ole mahdollisuutta vielä tarkastella peruskoulutasoa yksityiskohtaisemmin, vaan on lähdettävä siitä, että tässä lukiota koskevat ajatukset voidaan varovasti soveltaa myös peruskouluun.

Opetussuunnitelman kirjoittamiseen luokattoman lukion idea vaikuttaa luonnollisesti siten, että tavoitteita ja sisältöjä ei enää jaeta vuosiluokittain vaan annetaan oppilaalle mahdollisuus valita varsin suuressa määrin etenemisensä nopeutta. "Vanha" kolmivuotinen lukion oppimäärä on voitu suorittaa kahdesta neljään vuoteen. Olennaista on myös se, että kursseja voidaan tenttiä ja suorittaa erilaisten etäopetusmenetelmien tuella ja yhdistää eri oppilaitoksissa opiskeltuja suorituksia. Sellaisilla paikkakunnilla, joissa on useita lukioita ja lukiot ovat profiloituneet, oppilaat voivat valita kursseja myös toisista kouluista näiden erityisiltä vahvuusalueilta. Esimerkiksi Joensuussa on varattu tietty viikonpäivä tällaiseen tarkoitukseen. Iltalukioiden, ammatillisten oppilaitosten ja kansalaisopistojen panos voi olla varsin huomattava joillakin paikkakunnilla. Kesäyliopistoja tulevat varmasti monet nopeasti opiskelemaan pyrkivät käyttämään hyväksi. Tulevaisuudessa tällainen kurssitarjonta voi olla olennaisesti toisenlainen kuin nykyään.

Oppilaan lisääntyneet valinnan mahdollisuudet eivät uudessa opetussuunnitelmassa koske vain etenemisen nopeutta vaan myös kurssien sisältöä. Uutta opetussuunnitelmaa noudattava koulu tarjoaa opetusta ikäänkuin valintamyymälän tapaan. Oppilaat kiertävät "oppiaineosastolta" toiselle ja valitsevat tarjolla olevista kursseista tulevaisuudensuunnitelmiensa ja mieltymystensä mukaisen yhdistelmän. On luonnollista, että valintaan vaikuttavat myös oppilaiden vanhemmat ja oppilastoverit. Kurssivalinta tulee joka tapauksessa oppilaan vastuulle niin suuressa määrin, että se vaikeuttaa koulun työjärjestyksen laadintaa. Oppilaille on myös valmistauduttava tiedottamaan edessäolevista valinnoista ja niiden merkityksestä olennaisesti tehokkaammin kuin mihin tähän mennessä on pystytty. Samalla kun kukin koulu laatii oman, mahdollisesti voimakkaastikin profiloidun opetussuunnitelmansa, on sen pohjalta laadittava oppilaille opinto-opas, joka sisältää tiedon kaikista valinnan mahdollisuuksista ja opetusohjelmaan sisältyvistä rajoituksista. Opettajat ovat ilmeisen valmistautumattomia tarvittavaan kurssiensa "mainostamiseen", mutta se on uudessa tilanteessa välttämätöntä. Kokemus osoittaa, että opinto-ohjaajien asiantuntemus ei ole riittävä, vaan jokainen opettaja on suorastaan velvollinen selostamaan oman aineensa ja aineryhmänsä merkitystä oppilaan uravalinnalle ja samalla antamaan tietoa opintojen kulusta lukiossa. Tärkeintä on luonnollisesti opettajan toiminta kaikille yhteisten kurssien aikana ja erityisesti jo peruskoulussa.

Opetussuunnitelmassa on tarkoin harkittava kurssien kytkeytymistä toisiinsa. Mikäli mahdollista, kurssit on suunniteltava siten, että ne voidaan suorittaa riippumatta muiden aineiden opiskelusta ja ainakin osittain myös saman aineen aikaisemmista kursseista. Monissa aineissa, kuten matematiikassa ja fysiikassa, tämä saattaa tuottaa pitkälle vietynä suuria vaikeuksia. On ehkä syytä suunnitella muutaman kurssin laajuisia kokonaisuuksia, jotka voisi toki suorittaa vain osittain, mutta ei mielivaltaisessa järjestyksessä. Ressun lukion kokeilu, jossa on opetettu vanhan opetussuunnitelman laajan fysiikan toinen ja kolmas kurssi kaikille oppilaille, on johtanut siellä laajan fysiikan suorittaneiden oppilaiden osuuden huomattavaan kasvuun. Tällainen kokeilu osoittaa, että vanhoja käsityksiä esimerkiksi kurssien vaikeudesta on syytä asettaa kyseenalaiseksi.

Kurssien toteutuminen riippuu suurelta osin niiden saamasta suosiosta. Tässä joudutaan varmasti harkitsemaan A/B/C/D/E-kielien asemaa ja niiden tarkoituksenmukaista opettamista tietyiltä osin yhdessä, samoin koulukohtaisten valinnaisten kurssien osalta nykyisten laajan ja yleisen kurssin oppilaiden opettamista yhdessä matematiikassa ja fysiikassa. Erilaiset yli ainerajojen ulottuvat projektityöt tarjoavat koululle ja oppilaille paljon mahdollisuuksia luokattoman lukion edellyttämään joustavuuteen.

On ilmeistä, että ainakin muutamissa luokattoman lukion kokeiluissa on onnistuttu hyvin. Toisaalta voidaan myös pitää selvänä, että kun siirrytään nopeasti kokeilusta laajamittaiseen toteutukseen, tullaan myös kohtaamaan suuria vaikeuksia. Opettajien ja rehtoreiden ammattitaidosta suurelta osalta riippuu, miten uudistuksessa onnistutaan. Luokattomaan lukioon voi valmistautua mm. monipuolistamalla opetusmenetelmiä, lisäämällä itsenäistä työskentelyä ja tutkielmien tekoa sekä käyttämällä koeviikkoa.

5 Muutokset opetussuunnitelma-ajattelussa

Kun Suomessa siirryttiin peruskouluun, opetussuunnitelma laadittiin keskusjohtoisesti. Keskeistä peruskoulun ja lukion opetussuunnitelmissa olivat vuosiluokkiin sidottu tarkka tuntijako ja ainekohtaiset oppimäärät. Käytännön opetustyössä painottuivat oppiaineen sisällöt, vaikka peruskoulun opetussuunnitelma sisälsi runsaasti pedagogisia ja opetuksen eheyttämiseen tähtääviä ohjeita. Malinen (1992, 16 - 17) on luetellut seuraavat etenkin peruskoulun alkuaikoina esiintyneet ristiriidat peruskoulun opetussuunnitelman periaatteiden ja käytännön toteutuksen välillä:

1. Pyrittiin pedagogisten tavoitteiden mukaiseen opetuksen suunnitteluun, mutta käytännössä sitouduttiin entistä tarkemmin hallintoon ja oppikirjoihin.
2. Pyrittiin lisäämään päätöksentekoa kouluissa mm. kouludemokratialain mukaan, mutta käytännössä siirrettiin päätöksentekoa entistä enemmän valtakunnalliseksi.
3. Pyrittiin oppilaiden persoonallisuuden monipuoliseen kehittämiseen, mutta käytännössä vahvistettiin laajat ainekohtaiset oppimäärät, mikä lisäsi tietopainotteisuuta.

Joulukuussa 1992 opetushallitus päätti muuttaa kaaviota siten, että koulutuksen ja oppimisen tavoitteet johdettaisiin suoraan koululainsäädännöstä. Tämä tulee vähentämään opetussuunnitelman suunnittelussa olevaa vapautta koulun tasolla.

Uudessa opetussuunnitelmassa on tyypillistä sisällöllinen joustavuus ja opetuksen tavoitteiden täsmällisempi esittäminen. Tällä pyritään ohjaamaan paikallisen tason opetussuunnitelmien muotoutumista omaleimaisiksi ja kuhunkin oppilaitokseen tarkoituksenmukaisesti sopivaksi. Valtakunnallisten oppisisältöjen karsimisella halutaan varata aikaa myös ajattelun ja tiedon käsittelytaitojen oppimiseen.

Valinnaisuutta on lisätty oppilaan, kunnan ja koulun tasolla. Koulu ja kunta voivat joustavasti ryhmitellä oppilaita tarkoituksenmukaisella tavalla. Valinnaisuus ja joustavuus parantavat oleellisesti oppilaiden mahdollisuuksia koota itselleen tarkoituksenmukaiset opintokokonaisuudet. Oppilas voi myös halutessaan suorittaa kurssin tai kurssin osan tenttimällä. Valinnaisuus mahdollistaa erityisesti lukiossa erilaiset koulu- ja oppilaskohtaiset painotukset. Opetussuunnitelma antaa runsaasti mahdollisuuksia, rajoittavana tekijänä on opettajan mielikuvitus.

LIITE 6

OPETUSSUUNNITELMATYÖ OPETUSHALLITUKSESSA

Peruskoulu-uudistus toi fysiikan ja kemian opetukseen painotuksen oppilastöihin, mitä voidaan vielä tänäkin päivänä pitää edistyksellisenä periaatteena. Kuitenkin työkirjojen reseptimäisyys ja töiden mekaanisuus sekä arviointikäytännön epäjohdonmukaisuus muiden ongelmien ohella johti käytännön tasolla epätyydyttäviin tuloksiin. Lukion opetussuunnitelmauudistuksessa viime hetkellä tapahtuneet poliittisen päätöksenteon tuomat muutokset synnyttivät valmistelussa mukana olleiden pettymykseksi aivan epätasapainoisen ja etenkin fysiikkaa syrjivän kokonaisuuden. Ainakin muutamat jäivät toivomaan pikaisia muutoksia asiantilaan. Fysiikan ja kemian opetuksen uudistamistarve tuli monille näiden aineiden opettajille ja opetusalan asiantuntijoille ilmeiseksi 80-luvun puolivälin tienoilla. UNESCO:n aloite kansainvälisen luonnontieteiden ja teknologian tietoverkon perustamiseksi tulikin meille kuin tilauksesta ja Suomessa FINISTE -nimellä kehittynyt toiminta osoittautuikin hedelmällisemmäksi kuin juuri missään vastaavassa Euroopan maassa. Sen piirissä kehittyi toimintaa, joka pohjusti myös ainekohtaisten opetussuunnitelmien uudistamista.

FINISTE:n työn painopiste oli opetuksen tavoitteiden analysoinnissa ja koulun työtapojen monipuolistamisessa. Aluksi monissa seminaareissa ja yhteistyöpalavereissa aktivoitiin noin sadan asianharrastajan joukko työstämään myöhemmin työtapaoppaiksi muotoutuvia pohjatekstejä, kokeilemaan yhdessä kehitettyjä ideoita käytännön opetuksessa, kouluttamaan opiskelijoita ja opettajakollegoita jne. Samalla aktivoitiin yhteyksiä ulkomaille, Pohjoismaiden ohella mm. Englantiin ja Yhdysvaltoihin sekä toisaalta eräisiin kehitysmaihin. Tämä toiminta loi erinomaista pohjaa opetussuunnitelman uudistamiselle.

Virallinen opetussuunnitelman uudistustyö käynnistyi Kouluhallituksen nimittäessä työryhmän, jonka puheenjohtajaksi kutsuttiin Veijo Meisalo ja jäseniksi fysiikan ja kemian opetuksen asiantuntijoita peruskoulun ala-asteelta yliopiston tasolle asti. Työryhmän tehtävänä oli saada aikaan oppiainekohtaisen opetussuunnitelman ehdotus huomioonottaen ne reunaehdot, jotka yleiset opetussuunnitelman uudistusperiaatteen Kouluhallituksessa sanelivat. Työryhmä sai kiittäviä kommentteja työnsä tuloksista jättäessään ehdotuksensa pääjohtaja Erkki Aholle.

Kouluhallituksen muututtua Opetushallitukseksi uudistustyötä jatkettiin laajan avoimen keskustelun ilmapiirissä. Ehdotuksesta pyydettiin kommentteja eri tahoilta ja sitä muokattiin myös opetussuunnitelmauudistuksen periaatteiden tullessa kiihkeän poliittisen keskustelun kohteeksi. Ehdotusta arvosteltiin myös voimakkaasti, tosin pääosin sellaisista syistä, jotka eivät olleet sitä laatineen työryhmän päätettävissä, kuten valinnaisuuden määrästä lukiossa.

Marras-joulukuun vaihteessa 1992 Opetushallitus siirtyi avoimesta keskustelusta suljettujen ovien politiikkaan äkillisellä päätöksellä. Tarkoituksena oli ilmeisesti saada työrauha opetussuunnitelmauudistukselle. Tuntijakoa koskevat päätösesitykset olivat pallottelun kohteena eri ministerien pöydillä ja tilanne muuttui varsin sekavaksi.

KIRJALLISUUTTA

Adey, P. 1993. The CASE results: implications for science teaching. Int. J. Sci. Educ. vol 14, no. 2, 137 - 146

Ahtee, M. 1992. Voisiko fysiikan opettaminen olla hauskaa? Dimensio 3/92. 56 vuosikerta 40 - 43

Akesela, M., Karkela, L. Kemiaa mikromittakaavassa. Dimensio 3/92.

Aksela, M. Hemminki, K. Jauhiainen, P. Karjalainen, M. Karkela, L., Kortesoja M. 1993. Tutki ja Kokeile. Helsinki: Kemianteollisuus ry, Opetushallitus, Taloudellinen Tiedotustoimisto, FINISTE.

Anon a. 1992b. Matematiikan ja luonnontieteiden perus- ja jatkokoulutus Suomessa vuosina 1971 - 90. Luonnontieteiden koulutuksen arviointityöryhmän arvio.

Anon b. 1992c. Report on the External Evaluation of Higher Education in Mathematics and Natural Science in Finland. Science Evaluation Group. Ministry of Education.

Anon. 1989. Komiteamietintö 1989:45: Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitean loppumietintö. Helsinki: Valtion painatuskeskus

Anon. 1991. Koulutuksen ja korkeakouluissa harjoitettavan tutkimuksen kehittämissuunnitelmassa vuosille 1991 -1996. Helsinki: Opetusministeriö, Koulutus- ja tiedepolitiikan linja.

Anon. 1992a. Opetusministeriön työryhmien muistioita 1992:9 Tuntijakotyöryhmän muistio. Helsinki: Opetusministeriö.

Anon. 1993a. Humanismin paluu tulevaisuuteen. Humanistis- Yhteiskuntatieteellisen komitean mietintö. Komiteamietintö 1993:31. Helsinki: Opetusministeriö/ Valtion painatuskeskus.

Anon. 1993b. Yrittäväksi koulussa - kasvatus yrittäjyyteen. Helsinki: Opetushallitus, Kirjayhtymä.

Antila, T. 1993. Lähtökohtia peruskoulun fysiikan opetuksen suunnitteluun. Dimensio 6/93. 57 vuosikerta ss. 14 - 19.

Aro, O. 1993, Kemppinen, R. 1993. Euroopan yhteisö, Perusteos. Helsinki: Ulkoasisaunminiseriö, Taloudellinen tiedotustoimisto (tilaukset TaT p. 90 - 13151555).

Aroluoma, I. 1993. Kunnan opetussuunnitelma. Dimensio 7/93. 57 vuosikerta ss. 15 - 16.

Aroluoma, I. Montonen, M. Selvenius, S. Tuomi, V. 1993. Tutkimme kosmetiikkaa. Helsinki: Teknokemian tiedotuskeskus.n

Atjonen, P. 1993. Kunnan opetussuunnitelma koulun hallinnollisen ja pedagogisen kehittämisen kohteena ja välineenä. Oulu: Acta Universitas Ouluensis. Kajaanin opettajankoulutuslaitos, Oulun yliopisto.

Ausubel, D., P., Novak, J., Hanessian, H. 1978. Educatinal Psychology: a Cognitive view. Holt & Winston, New York.

Blom, H ja Lehkonen, P. 1993. Oppimisen mahdollisuuksia - kokemuksia matemaattisluonnontieteellisistä kokeiluista. Helsinki: Opetushallitus.

Blom, H. ja Lipsanen, S. toim. 1993. Valinnaisuus - lisää liikkumavaraa kouluun, Helsinki: Valtion painatuskeskus.

Erätuuli, M. 1988. Fysiikka ja kemia yläasteen turhien ja tärkeiden, yleisien ja mieluisien sekä vaikeiden ja helppojen oppiaineiden joukossa. Dimensio 8/88. 52 vuosikerta ss. 42 - 43.

Erätuuli, M., Meisalo, V. 1991. Luonnontutkimustehtävien analyysi fysiikan ja kemian opetuksen tavoitteiden näkökulmasta, teorian jatkokehittelyä ja peruskoulun oppilaiden saamien tulosten analyysi. Helsinki: Helsingin yliopisto opettajankoulutuslaitos, Tutkimuksia 93.

Euroopan yhteisön komissio ja Taloudellinen Tiedotustoimisto. 1993. Kansalaisten Eurooppa. Helsinki: Art-Print Painotalo Oy (tilaukset TaT p. 90 - 13151555)

Hirsijärvi, S. (toim.). 1982. Kasvatustieteen käsitteistö. Helsinki: Otava.

Hopkins, D. 1989. Evaluation for School Development. Milton Keynes:The Open University.

Häussler, P., Frey, K., Hoffmann, L., Rost, J. & Spada, H. 1980. Physikalische Bildung: Eine curriculare Delphi-Studie. Teil I & II. IPN-Arbeitsberichte 41 & 42. Kiel: IPN.

Iho, I. 1993. Lukion fysiikka. Dimensio 6/93. 57 vuosikerta ss. 20 - 23.

Jauhiainen, P. 1993. Akvaariokokeilu Alppilan yläasteella. Dimensio 7/93. 57 vuosikerta ss. 9 - 11.

Karhuviita, T., Lähdeniemi, T. ja Valkamo, V. 1993. Yrittäen kasvuun. Helsinki: Taloudellinen tiedotustoimisto, Esan Kirjapaino Oy.

Karjalainen M. 1992. Mitä tehdä kemialle. Dimensio 9/92. 56 vuosikerta ss.6 - 8.

Kiviluoto, K. 1991. Lukion projektiyöopas. Helsinki: Suomen Teknillinen Seura.

Kolari, M.-L. ja Lavonen, J. 1991. Vesistöjen laadun tarkkailuun liittyvät fysikaalisia ja kemiallisia määritysmenetelmiä. Helsinki: Kemian Keskusliitto, Opetushallitus, Taloudellinen Tiedotustoimisto, Finiste, Chemas Oy.

Kurki-Suonio, K. & R.1987 Kokeellisen ja teoreettisen lähestymistavan tuntomerkit fysiikan opetuksessa. Report Series in Physics, University of Helsinki, HU-P-A68

Laurén, J. 1987. Kansainvälinen luonnontieteiden koulusaavutustutkimus, osa II. Dimensio 9/87. 51 vuosikerta ss. 52 - 55.

Lavonen J. 1991. Kokeellinen mekaniikka. Helsinki: Kemian Keskusliitto, Opetushallitus, Taloudellinen Tiedotustoimisto, Finiste.

Lavonen J. 1993. Kokeellista sähköoppia. Helsinki: Kemian Keskusliitto, Opetushallitus, Taloudellinen Tiedotustoimisto, Finiste.

Lavonen, J. ja Sahlberg, P. 1992. Energiakysymys, mitä jätät huomiselle. Helsinki: Kauppa- ja teollisuusministeriön energiatiedotus, MAOL ry, MFKA Oy.

Lavonen, J., Kurittu, P., Iho, I, Rahikka, M., Voipio, A. 1992. Lukion fysiikan koetehtävien fysikaalisuus. Dimensio 2/92, 56. vsk., 35.

Linnankylä, P, Saari, H. toim. 1993. Oppiiko oppilas peruskoulussa? Peruskoulun arviointi 90 - tutkimuksen tuloksia. Jyväskylän yliopisto. Kasvatustieteen tutkimuslaitos.

Malinen, P. 1991. Opiskelijoiden kokemat vaikeudet kemian ja matematiikan opinnoissa lukiossa sekä Jyväskylän yliopistossa. Teoksessa Keranto, T., Huhanantti, M., Karjalainen, O., Komulainen, V. Matemaattisten aineiden opetuksen ja oppimisen tutkiminen ja kehittämistyö. Oulu: Oulun yliopiston kasvatustieteiden tiedekunnan opetusmonisteita ja selosteita.

Malinen, P. 1992. Opetussuunnitelmat koulutyössä. Helsinki: Valtion painatuskeskus.

Meisalo, V. ja Erätuuli, M. 1985. Fysiikan ja kemian didaktiikka. Keuruu: Otava.

Messo, M. ja Ripatti-Cantell, H. 1992. Veden laadun arviointi bioindikaation avulla. Helsinki: Kemian Keskusliitto, Opetushallitus, Taloudellinen Tiedotustoimisto, Finiste, Chemas Oy.

Montonen, M. 1993. Kommentteja kemian opetukseen. Dimensio 6/93. 57 vuosikerta ss. 24 - 27.

Nielsen, H. & Thomsen, P.V. 1991. Evaluation and Qualification of Physics Education: Reform in Danish Secondary Schools in Proceedings of the International Symposium on the Evaluation of Physics Education (eds. Ahtee, M., Meisalo, V. & Saarikko, H.) Research Report 96, Department of Teacher Education, University of Helsinki.

Niiniluoto, I. 1983. Tieteellinen päättely ja selittäminen, Helsinki: Otava.

Novick, S, Nussbaum, J. 1978. Brainstorm in the Classroom to invent a model. a case study. The School Science Rewiew, 771 - 779.

Preedy, M. (Ed.) 1993. Managing the Effective School. Milton Keynes:The Open University.

Sahlberg, P. toim. 1990. Luonnontieteiden opetuksen työtapoja. Helsinki: Valtion painatuskeskus, Kouluhallitus, Finiste.

Sahlberg, P., Ahtee, M.. 1990. Oppilaiden ennakkokäsitykset opetuksen lähtökohtana - konstruktivismi luonnontieteissä. Dimensio 5/90. 54 vuosikerta ss. 20 - 25.

Sahlberg, P., Meisalo, V. Lavonen, J. & Kolari M-L. toim. 1993. Luova ongelmanratkaisu koulussa. Helsinki: Valtion painatuskeskus, opetushallitus, FINISTE.

Selvenius, S. 1993. Opetussuunnitelmatyö Havukosken koulussa. Dimensio 7/93. 57 vuosikerta ss. 6- 8.

Spektri, Opetushallituksen tiedote, 1992/1. Helsinki: Valtion painatuskeskus.

Sysyiharju, A.-L. 1970. Mieluisa - yhdentekevä -vastenmielinen. Eri oppiaineiden oppilaissa herättämiä tunnereaktioita 1960-luvun keskikoulun päätösvaiheessa. Helsingin yliopiston kasvatustieteen laitos. Tutkimuksia N:o 8.

Voutilainen, T., Mehtäläinen, J. ja Niiniluoto, I. 1989. Tiedonkäsitys. Helsinki: Kouluhallitus, Valtion painatuskeskus.

Wellington, J. ed. 1989. Skills and processes in science education, A critical analysis. London: Routledge.