Lukiolaisten käsitykset valon käyttäytymisestä ja kuvan muodostuksesta

Abstract

Optiset ilmiöt ovat vahvasti sidoksissa jokapäiväiseen elämäämme. Siksi on perusteltua ymmärtää valoon ja kuvanmuodostukseen liittyvästä teoriasta jotain. Suomessa peruskoulut ja lukiot opettavatkin optisiin ilmiöihin liittyvää teoriaa. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, mitä virhekäsityksiä lukiolaisilla on valon käyttäytymiseen ja kuvan muodostukseen liittyen. Aiempien tutkimusten ja analyysissä esille nousseiden virhekäsitysten avulla pyrittiin myös pohtimaan mahdollisia pedagogisia ratkaisuja, joilla virhekäsityksiä voisi ehkäistä. Työ koostuu kuudesta kappaleesta. Aluksi työssä esitetään valon käyttäytymiseen ja kuvan muodostukseen liittyvää fysikaalista teoriaa. Seuraavaksi työssä käydään läpi vuosien 2003, 2015 ja 2019 lukion opetussuunnitelmien perusteet ja perehdytään siihen, mitä niissä sanotaan oppimisesta ja fysiikan opiskelusta. Työn kolmannessa ja neljännessä osassa käydään läpi aiempia tutkimustuloksia siitä, minkälaisia virhekäsityksiä opiskelijoilta on löydetty optiikan ilmiöihin liittyen. Lisäksi esitetään tutkimuskysymykset ja -menetelmät. Lopuksi työssä esitetään, minkälaisia virhekäsityksiä ylioppilaskokelailla oli keväiden 2015 ja 2019 fysiikan ylioppilaskokeissa valon käyttäytymiseen ja kuvan muodostukseen liittyen. Lisäksi pohdittiin, mistä nämä virhekäsitykset voivat johtua. Tämän jälkeen pohdittiin hieman pedagogisia ratkaisumenetelmiä, joilla voisi ehkäistä löydettyjä virhekäsityksiä. Työssä analysoitiin kevään 2015 tehtävä 4:n ja kevään 2019 tehtävä 8:n ylioppilaskoevastauksia. Kevään 2015 kokeen vastaukset olivat paperisia ja kevään 2019 sähköisiä. Analysoidut vastaukset edustivat 2–3 % koko Suomen vastauksista. Vastauksia analysoitaessa kiinnitettiin huomiota siihen, että vastauksia luettaisiin neutraalisti, eikä oletuksia oppilaiden ajatuksista tehtäisi. Saadut tulokset osoittavat, että kuvanmuodostukseen ja valon käyttäytymiseen liittyviä virhekäsityksiä on paljon ja ne ovat moninaisia. Vastauksista löytyi kuitenkin selvästi muita yleisempiä virhekäsityksiä, jotka analyysissä esitettiin. Näistä vastauksista voitiin päätellä, että arkielämän kokemukset ja ennakkokäsitykset ovat vaikuttaneet monen virhekäsityksen syntyyn. Myös puutteellisten oppikirjojen havaittiin olevan yksi mahdollinen virhekäsitysten lähde. Virhekäsitysten välttämiseksi ehdotettiin erilaisia pedagogisia ratkaisumenetelmiä. Todettiin, että esimerkiksi tietokonesimulaatioiden oppilaskeskeinen käyttö voisi vähentää virhekäsityksiä. Lisäksi pohdittiin, voisiko opiskelijat saattaa tilanteisiin, missä he joutuvat tiedostamaan omia ennakkokäsityksiään.