Olen opettaja, voinko hyödyntää kurssia jotenkin?

Tervetuloa, mukava nähdä täällä opettajiakin. Olet päätynyt tutustumaan tähän kurssiin, joten nämä tilanteet lienevät sinulle tuttuja: 

• Huomaat toistuvasti haluavasi keskustella oppilaittesi kanssa enemmän modernin fysiikan ihmeellisyyksistä? (Jotka ehkä saivat myös itsesi innostumaan opiskeluaikoina.)
• Haluat tarjota valinnaisuutta fysiikasta kiinnostuneille, mutta aikasi ei riitä kurssien rakentamiseen ja tarjoamiseen?
• Haluat tarjota siltaopintoja fysiikasta realistisesti, mutta joustavasti? (Ja säästää omaa aikaasi.)
• Haluat tarjota oppilaille kertausta ylioppilaskirjoitusten modernin fysiikan aiheisiin liittyen?
• Haluat monipuolistaa opetuksen aihealueita saadaksesi oppilaasi kiinnostumaan fysiikan opiskelusta myös toisen asteen opintojen jälkeen?
• Haluat päivittää tai kehittää kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian käsitteellistä osaamistasi?
• Kuulet oppilaiden suusta: "Fysiikka on vaan laskemista", "Fysiikka on mekaanista suorittamista", "Fysiikka ei innosta"? 
• Havaitset heidän silmiensä syttyvän kysymyksistä "Mikä musta aukko oikeasti on?", " Kuinka suuri universumi on?" eli fysiikan suurista kysymyksistä?

Toivomme, että MOOC-kurssi Kvanttimekaniikkaa ja suhteellisuusteoriaa yleissivistävästi auttaisi sinua vastaamaan näihin kysymyksiin. Kvanttimekaniikkaa ja suhteellisuusteoriaa opetetaan toisella asteella klassiseen fysiikkaan verrattuna hyvin vähän. Tiede kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian ympärillä kehittyy jatkuvasti. Esimerkiksi GPS-satelliitit ja aurinkokennot ovat kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian aikaansaannoksia. Tämä valmiiksi rakennettu kurssi on oiva tapa tarjota valinnaisuutta ja täydennystä fysiikasta kiinnostuneille oppilaille ja miksei myös teille opettajille. Kerää kiinnostuneita opiskelijoita ja tempaudu heidän kanssaan modernin fysiikan ihmeellisyyksien pyörteisiin!

Kurssi tarjoaa:

• Maistiaisia yliopisto-opinnoista.
• Dialogimaisen opetusmateriaalin.
• Innostusta fysiikkaan ja sen opiskeluun.
• Joustavan oppimisympäristön ja toteutuksen.
• Taustaa mediassa esiintyviin fysiikan tiedeuutisiin.
• Käsitteellistä opetusta fysiikan aiheisiin, jotka ovat aidosti kiehtovia, mutta joihin on hyvin vähän kosketusta lukiossa.
• Tietoa fysiikan alasta, johon perustuu mm. kvanttitietokoneiden, aurinkopaneelien sekä GPS:n toiminta ja jonka pohjalta voidaan ratkoa ongelmia liittyen ilmastonmuutokseen ja energiantuotantoon.

Voit ladata tulostettavan julisteen oppilaitoksen ilmoitustauluille tästä linkistä.

Miten voin tarjota kurssia opiskelijoilleni käytännössä?

Kurssi suoritetaan verkkokurssina, joten se on suoritettavissa joustavasti omalla aikataululla muiden opintojen ohella. MOOC:in kahden opintopisteen laajuus vastaa yhtä lukion fysiikan kurssia (tai moduulia) ja kurssin arvosteluasteikkoina on hyväksytty/hylätty. 

Kuvassa 1 on esitetty kurssin ohjeellinen suoritusaikataulu. Ohjeellinen aikataulu melko löysä, sillä modernin fysiikan outojen käsitteiden sisäistämiselle on syytä antaa aikaa. Aikataulu on kuitenkin vain ohjeellinen, sillä kurssin voi suorittaa täysin omaan tahtiin. Vaikka kurssi olisi suoritettavissa nopeastikin, sitä ei suositella sillä kurssi ei ole tehty suorittamista varten, vaan fysiikasta innostumista varten! 

Kuva 1. Ohjeellinen suoritusaikataulu.

Mikä olisi opetuksessa minun roolini opettajana?

Vaikka kurssi on suunniteltu itseopiskeluun, olisi suotuisaa mikäli pieni opiskelijaporukka voisi opiskella kurssia samaan tahtiin (esim. Kuvan 1 aikataululla). Tällöin opettaja voisi tarjota porukalle kerran viikossa esimerkiksi yhteisen keskustelutilaisuuden. Tilaisuus sekä sitouttaisi opiskelijoita että tarjoaisi mahdollisuuden omien pohdintojen ja kysymysten jakamiseen tutun porukan kesken. Syvällisistä kysymyksistä keskustelu opiskelijoiden kanssa on tunnetusti erittäin antoisaa — etenkin modernin ja populaarin fysiikan kysymyksistä! Usein syvällisillä kysymyksillä ei ole helppoa tai edes oikeaa vastausta, jolloin opettajallakin on lupa heittäytyä pohtimaan yhdessä opiskelijoiden kanssa.

Miten kurssi kytkeytyy LOPSiin?

Kurssi sopii suoritettavaksi mainiosti esimerkiksi Lukion opetussuunnitelman FY8 Aine, säteily ja kvantittuminen moduulin kanssa samaan aikaan. FY8:n tavoitteiksi on listattu mm. tutustuminen kvanttifysiikkaan perustuvaan maailmankuvaan, alkeishiukkasfysiikasta kosmologiaan sekä kvantittumiseen perustuvan teknologian merkitykseen nyky-yhteiskunnassa. MOOC tukee myös ylioppilaskirjoituksia ja tarjoaa täydennystä FY8:n osaamistavoitteisiin sekä tarjoaa oppilaille ahaa! -elämyksiä liittyen moderniin fysiikkaan. MOOC tukee ja laajentaa oppilaiden ymmärrystä FY8:n keskeisistä sisällöistä kuten (LOPS, 2019):

• Energian kvantittuminen aineen ja säteilyn vuorovaikutuksessa
• Fotoni sähkömagneettisen säteilykentän kvanttina
• Atomin rakenne, atomin elektronien kvanttitilat ja aaltomekaanisen atomimallin periaate
• Ydinreaktiot, massan ja energian ekvivalenssi, ytimen sidosenergia
• Ydinvoima, fissio ja fuusio
• Maailmankaikkeuden kehitys

Tosin kurssia voi opiskella mainiosti myös FY8-kurssia ennen, sillä kurssilla ei vaadita esitietoja modernista fysiikasta.

Kurssin sisällöt menevät sopivilta osin LOPS:n ulkopuolelle. Kurssilla käydään läpi kiinnostavia, eriskummallisia sekä mediassa esillä olleita aiheita ja kysymyksiä, kuten kvanttitietokoneita, mustia aukkoja, Schrödingerin kissoja, tunneloitumista, aikadilaatiota, pituuskontraktiota ja paljon muita aiheita.

Matemaattiseksi pohjaksi riittää derivaatan hallinta, integroinnin idean ymmärtäminen on eduksi. Matematiikkaa kyllä käytetään kurssilla, mutta sen rooli pyritään pitämään maltillisena. (Tosin mukana on myös matemaattisempia osioita niistä pitäville opiskelijoille.)

Millaisia kokemuksia opiskelijoista on ollut tältä kurssilta?

Opiskelijoilta saatu palaute kurssin aiemmilta toteutuskerroilta on ollut hyvin positiivista. Kurssipalautteessa MOOCia on pidetty mielenkiintoisena (keskiarvo 4,4 skaalalla 1-5) ja myös kurssin toteutuksesta pidettiin (keskiarvo 4,2). Lisäksi kurssin työmäärää pidettiin sopivana opintopisteisiin nähden. Ohessa oppilaiden kommentteja kurssista:

• "Parasta oli itsenäisyys"
• "Kuvat, videot ja simulaatiot auttoivat hahmottamaan käsiteltyä asiaa ja kevensivät opiskelua"
• "Vaikeahkot asiat onnistuttu selittämään kansantajuisesti"
• "Luentomateriaali oli hyvin ja innostavasti kirjoitettu, eivätkä kappaleet olleet liian pitkiä"
• "Keskusteleva opetus oli mielenkiintoista seurata/lukea"
• "Tämän lisäksi kurssin materiaalit olivat todella selkeitä ja hyvin valmisteltuja"
• "Kurssin aiheet jaettu mukavan pieniin osiin"
• "Pidin siitä, kuinka kappaleet oli muotoiltu ikään kuin opiskelijan ja opettajan väliseksi keskusteluksi"
• "Haluaisin tietää aiheesta vielä lisää"

Lisäksi kurssi sai opiskelijoita harkitsemaan fysiikan opintoja toisen asteen jälkeen:

• "Tämä kurssi avasi silmiäni fysiikan opiskelulle. Ennen tätä kurssia pidin fysiikkaa tylsänä ja itsestään selvänä aineena. Nyt tiedän, että fysiikka on paljon monimutkaisempaa ja kiinnostavampaa kuin luulin"
• "Kyllä sai, olen jo aikaisemmin ajatellut fysiikan opiskelua ja tämä kurssi lisäsi mielenkiintoani alaan"
• "Sai kiinnostumaan minut teoreettisesta fysiikan opiskelemisesta"
• "Jos olisin hakeutumassa lukion jälkeiseen koulutukseen, niin voisin ajatella fysiikan opiskelua"
• "Olen jo aiemmin ajatellut fysiikan opintoja ja tämä kurssi vahvisti niitä ajatuksia enemmän, kun sai lisätietoa niistä aiheista, mitkä itseä on kiinnostanut"
• "Sai harkitsemaan opiskelua"
• "Kurssi avarsi paljon käsitystäni erilaisista fysiikan ilmiöistä ja uskon, että kurssilla opituista asioista on hyötyä myös tulevissa lukio- opinnoissa ja mahdollisesti myös ylioppilaskirjoituksissa."
• "Erittäin hyvin toteutettu kurssi ja suosittelen kurssia vahvasti muillekin!"

Mistä kurssista voi tiedustella lisää?

Jos sinulla on kysymyksiä tai kehitysideoita kurssiin liittyen tai sen kytkemiseen esimerkiksi lukio-opetukseen, ota yhteyttä Pekka Koskiseen.

Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella on myös vierailumahdollisuus kiihdytin- ja nanolaboratoriossa. Kokoa fysiikasta ja fysiikan opiskelusta kiinnostunut porukka mukaan ja tule tutustumaan fysiikan laitokselle! Lisätietoja verkkosivulta.