Piilotetut virtapiirit – esimerkki fysiikan sähköisistä oppimateriaaleista

Ihmetys-hanke tukee tieto- ja viestintäteknologian monipuolista opetuskäyttöä sähköisten tehtävien avulla. Tehtävät ovat tutkimusperustaisia ja niiden on havaittu innostavan yläkoululaisia esimerkiksi sähköopin opiskeluun.

LUMA SUOMI -kehittämisohjelmaan kuuluvassa Ihmetys-hankkeessa on laadittu tutkimusperustaisia sähköopin tehtäviä, joita on luonteva tehdä vaikkapa tabletin avulla. Tehtävissä virtapiirien toiminta esitetään videolla siten, että piirin kytkennät ovat piilotettuina. Oppilaan tehtävänä on päätellä miten videolla esitetyn virtapiirin komponentit ovat kytketty toisiinsa ja millainen kytkentäkaavio selittää piirin toiminnan.

Tehtäviä kutsutaan Piilotetuiksi virtapiireiksi ja niissä on huomioitu oppilaiden usein kohtaamat vaikeudet virtapiirejä selittävien lainalaisuuksien ymmärtämisessä. Virtapiirejä tarkastelemalla oppilaat voivat keskittyä näihin lainalaisuuksiin ilman kokeellisten välineiden tuomia häiriötekijöitä. Toisaalta tehtävien videoita voidaan luontevasti hyödyntää kokeellisessa työskentelyssä esimerkiksi siten, että oppilaat pyrkivät rakentamaan virtapiirin, joka toimii samalla tavoin kuin videolla esitetty virtapiiri.

Lisäksi Piilotetuissa virtapiireissä luodaan valmiuksia argumentaatiotaitoja korostavalle fysiikan opetukselle. Käytännössä tämä näkyy siten, että oppilaita ohjataan miettimään miksi erilaiset kytkentäkaaviot eivät voi kuvata videolla näkyvän virtapiirin toimintaa. Tällöin oppilaat joutuvat muodostamaan perusteltuja väittämiä oman tietämyksensä ja videolta tehtyjen havaintojen pohjalta.

Ihmetys-hankkeen yhteistyöopettajat käyttivät tehtäviä sähköopin opetuksessa syksyllä 2015. Tehtävät koetiin toimiviksi ja niitä toivottiin lisää. Käyttökokemustensa perusteella opettajat kertoivat myös lukuisia kehitysideoita, jotka huomioidaan tehtäviä kehittäessä ja uusia tehtäviä laadittaessa kevään 2016 aikana.

Suomessa tieto- ja viestintäteknologian (TVT:n) monipuolinen opetuskäyttö on vaatimatonta muihin Euroopan maihin verrattuna (Opetushallitus, 2013). Piilotetut virtapiirit mahdollistavat TVT:n hyödyntämisen monin eri tavoin. Tulevaisuudessa tehtävät saatetaan vapaaseen käyttöön LUMA-keskus Suomen kautta. Vapaan levityksen toivotaan lisäävän tieto-ja viestintäteknologian monipuolista opetuskäyttöä yläkoulussa.

Teksti ja kuva: Mikko Kesonen.