Videot etäopetuksen apuna fysiikassa
Tarinamme alku on lukuvuodessa 2017–2018, kun eräs oppilas siirtyi Suomesta ulkomaille perheen tilapäisen muuton vuoksi. Meille jäi kuitenkin vastuu opettaa ja tehdä oppilaan päättöarviointi yläkoulun opetussuunnitelman mukaan, vaikka hän oli ulkomailla koulussa, jossa ei silloin ollut esimerkiksi fysiikan työtiloja ja välineitä. Sähköpostilla hoidettu opettaminen oli varsin turhauttavaa ja työtaitojen arviointi hankalaa tai mahdotonta. Onneksi 9-luokkalaisten sähköopin opetuksessa on tehtäviä, joita alettiin muokata videoitaviksi ja joissa saatoimme laittaa oppilaan itse mittaamaan parametreja ja laskemaan pyydettyjä arvoja kuten hänen entiset luokkakaverinsa. Ongelmat mittareiden lukemisessa ja arvojen kirjaamisessa olivat tyypiltään samanlaisia kuin luokassa olevilla oppilailla. Oppilaan tutkimisen taitojen arviointi vuoden 2014 OPS:n perusteella vähän helpottui ja oli vertailtavissa myös muihin.
Kokemuksia ensimmäisistä etäopetuskokeiluista
Järjestimme vuonna 2017 summatiivisiin kokeisiin toiminnallisia tehtäviä, joissa oppilas joutui rakentamaan koeasetelman itse, mittaamaan tehtävään liittyvät parametrit ja lopuksi laskemaan mahdolliset laskut. Tällaisia tehtäviä annettiin esimerkiksi Brion junaradasta, patterilla toimivan junan nopeuden määrittämiseksi sekuntikellon ja mitan avulla, tai esimerkiksi sähköopissa lampun resistanssin määrittämisessä virta- ja jännitemittarein. Koetilanteessa nämä tehtävät veivät paljon aikaa ja vaativat häiritseviä järjestelyjä, kun oppilaat vuorotellen kävivät tekemässä annettuja tehtäviä luokan perällä. Tilanne helpottui, kun oppilaat saivat käyttöön iPadit, joilla videomittaustehtäviä saattoi katsoa ja ratkaisun sai tehdä omaan tahtiin.
Käytäntö on osoittanut, että mittalaitteen lukeminen ei ole niin yksinkertaista opiskelijoille kuin me opettajat sen monesti miellämme. Monissa mittalaitteissa on jokin asteikko, josta lukema pitää määrittää. Joskus asteikossa on päällekkäin jokin toinen asteikko, jolloin lukeminen vaikeutuu eli katsojan täytyy osata päätellä, kumpaa asteikkoa mittauksessa käytetään (kuva 1). Näinhän on arkielämässäkin, kun menemme esimerkiksi laittamaan ilmaa renkaisiin huoltamolla (bar/psi/kPa).
Mittaamisessa käytettävän asteikon valinta pakottaa opiskelijan arvioimaan samalla mitattavan asian suuruusluokan. Joskus mittaaminen ei lähdekään arvosta nolla, vaan alussa on jokin lukema, joka täytyy ottaa huomioon mittauksessa. Kun pitää mitata jonkun kappaleen liikettä, pitää tehdä päätös mitä osaa kappaleesta seurataan, ja kaikki mittaaminen tehdään seuraamalla tätä tiettyä osaa – esimerkiksi kappaleen etureunaa. Tämän päätöksen tekeminen – mistä aloitan mittaamisen, mitä kohdetta seuraan ja mihin lopetan mittaamisen – on monille opiskelijoille haastavaa.
Videon hyödyt opetuksessa
Jokainen ymmärtää videon merkityksen tiedon välittäjänä ja korvaamattoman avun etäopetustilanteessa, mutta pelkkien opetustuokioiden tallentamiseen emme nähneet tarvetta. Niitä on tuotettu riittävästi ja niitä myös löytyy helposti. Netistä löytyvissä tehtäväanimaatioissa taas on mielestämme valmiita koneen ilmoittamia lukuarvoja, jotka eivät haasta oppilasta samalla tavoin kuin tehtävän suorittaminen itsenäisesti.
Näitä ongelmia ratkaisimme tekemällä mittausvideoita, jossa oppilas on itse mittaajana ja annetun ongelman ratkaisijana. Tulokset saadaan palautteena, vaikka sähköpostilla ja nykyisin myös erillisinä mittauspöytäkirjoina, joita on pikkuhiljaa lisätty aineistoon. Sähköpostilla oppilas pystyy samalla kertomaan mittaamisestaan ja tehtävän suorituksesta. Kun oppilas näkee kaikki mittaamiseen tarvittavat välineet kuvassa, hän pystyy tekemään tehtävät lähes samalla tavalla kuin demonstraatiotunnilla. Ainoa puute on tietenkin käytännön koejärjestelyn aikaansaaminen ja pohdinta. Hyötynä taas on, että mittaus on helppo toistaa ja demon voi pysäyttää mittarin lukemisen ajaksi niin monta kertaa kuin haluaa, jolloin hitaampikin oppilas ehtii mukaan. Videot soveltuvat myös erityisopetukseen ja eriyttämiseen. Videoita alettiin myös käyttää kotitehtävinä. Oppitunnilla niistä pystyy havainnollistamaan paikalla oleville oppilaille koejärjestelyjä ja sitä, mihin mittaamisessa kannattaa kiinnittää huomiota.
Opettajina haluaisimme nostaa myös datan keräämisen tehtävissä omaan arvoonsa. Usein keskitymme tehtävissä pelkästään annettujen mittausarvojen analysointiin. Kun arvot pitääkin itse mitata, tehtävän luonne muuttuu kokeellisemmaksi. Mittausvideoista kerättyä dataa ei suoraan pysty siirtämään johonkin piirto-ohjelmaan, vaan tiedot on kerättävä erikseen mittauspöytäkirjaan, josta arvot voidaan siirtää omaan piirto-ohjelmaan.
Tulokset ja niiden analyysi on helppo lähettää opettajalle arvioitavaksi ja mittausvideoita on tehty monelle vaatimustasolle. Haastavimmissa tehtävissä voidaan ottaa virheen arviointi osaksi tehtävän ratkaisua. Tällaisia tehtäviä käytetään esimerkiksi ammattikorkeakouluille suunnatuissa mittaustehtävissä.
Kokemuksia videon käytöstä omassa koulussa
Mittaustehtävien ideoimisen ja videoimisen myötä myös koulun mittalaitteet ja välineet ovat tulleet tutummaksi ja tekeminen on hyödyttänyt omaa osaamista. Matti Impolan mukaan mieleenpainuvin työ on ollut ehkä kondensaattorin kapasitanssin määrittäminen paristoon kytkettäessä. Haasteena tässä työssä oli, että kondensaattorin varautumisen piti olla tarpeeksi hidasta, jotta katsojat pystyvät sen mittaamaan videota pysäyttämällä. Jotta sopiva pari (etuvastus ja kondensaattori) löytyi, täytyi kaivaa yliopiston muistiinpanot esille. Lopulta oikea vastus ja kondensaattori löytyivät parin päivän laskelmien ja mittausten jälkeen (kuva 6).
Kempeleen lukiossa työskentelevä Impola on myös käyttänyt mittausvideoita työssään kokeellisten töiden lisäksi fysiikan tunnilla ja kotitehtävinä, sillä opiskelijalta tuskin löytyy mittaamiseen vaadittavia välineitä kotoaan. Kokeellista työtä olisi hyvä ottaa lukiossa enemmänkin esille, mutta kokeellisuus tuo mukanaan haasteita oppitunnilla, kuten esimerkiksi välineiden riittävyys kaikille ja aikataululliset haasteet. Videoilla pystyy näitä paikkaamaan.
Videoita myös muiden käyttöön
Kun kesällä 2018 kuvattiin opetuksen tueksi kymmeniä videoita lisää, syntyi myös ajatus jakaa videoita muille opettajille oman yrityksen kautta. Seuraavana kesänä jatkettiin uusilla ideoilla ja lukiokäyttöön soveltuvilla tehtävillä. Kun mittausvideoita alkoi kertyä kymmeniä, piti ruveta miettimään, millä tavalla videot löytyvät ja miten niitä jaetaan katsottavaksi. Ensimmäiset videot jaettiin Excelin kautta linkkeinä. Saimme palautetta, että videoiden hakeminen Excelistä oli aika kömpelöä, joten lähdimme muuttamaan käyttöympäristöä nettisivuille tammi-helmikuussa 2020 yhteistyössä Oulun Ammattikorkeakoulun opiskelijoiden kanssa. Muutos ei ehtinyt valmiiksi maaliskuussa 2020 kouluille tarjottuun ilmaisjakeluun, vaan se valmistui nykyiseen muotoonsa vasta kesällä 2020. Kesän 2020 aikana teimme ison määrän uusia mittauksia Oulun Norssin ilmatyynyradalla, ja voi sanoa, että mieleen tuli monesti auskultointiaika, kun valmistelimme näytetunteja. Kun muut hikoilivat auringossa, liittyi meidän hikoilu lähinnä siihen miten videoiden käyttö toimii ilman katkoja kouluissa ja pelaako palvelu. Onneksi palvelu on toiminut kiitettävästi, kiitos sitä hoitaneille, eikä palautetta häiriöistä ole kuulunut. Syksy oli hyvin vaativa kaikille järjestelmille etäopetuksen ja etätöiden vuoksi.
Palvelupalautetta on hyödynnetty lisäämällä palveluun mittauspöytäkirjoja, jotka ovat vapaasti hyödynnettävissä. Käyttäjäympäristöä on meidän tapauksessa laajennettu kouluyhteisöistä myös opettajakohtaiseksi ammattikorkeakouluille. Olemme verkostoitumassa digitaalisen opetusmateriaalin kehittämisessä ja jakamisessa EU:n digitaalisen koulutussuunnitelman mukaan, ja äänettömät mittausvideot, joissa tehtävät ja ratkaisut ovat myös englanniksi, ovat käytettävissä opetuksen apuna missä tahansa, kunhan käyttäjällä on käytössään älylaite ja pääsy nettiin.
Yritykseen ja palvelun sisältämään materiaaliin voit tutustua nettisivuillamme https://visimphysics.com/fi/tutki/
Tilaa Dimension uutiskirje – saat sähköpostiisi aina kuunvaihteessa koosteen tuoreimmista artikkeleista.
