Luonnontieteellistä toimintaa

Profiles-opiskelumateriaalia - Yleiskuvaus Luonnontieteellistä toimintaa Luonnontieteet - Fysiikka ja kemia - 7.-9. luokka (2012) Soveltavan kasvatustieteen ja opettajankoulutuksen osasto, Itä-Suomen Yliopisto Suomi http://www.uef.fi/profiles Opiskelukokonaisuuden sisältö Tämän opiskelukokonaisuus sisältää kolme työsarjaa, joiden aikana oppilaat tutkivat aistiensa luotettavuutta ilmiöiden havainnoinnissa. Kokeellisen työskentelyn aikana oppilaiden tulee kirjata pyydetyt havainnot oppilaan ohjeeseen. Ilmiöiden kuvailu kirjallisessa muodossa on erityisen tärkeää, koska niiden perusteella oppilaat valmistelevat pienryhmissä johtopäätöksensä havainnoinnin luotettavuudesta vertaillen usean oppilaan kirjallisia havaintoja. Tämän jälkeen johtopäätösten esittely toteutetaan pienimuotoisten esitelmien tai draaman avulla. Opiskelukokonaisuuden yleiskuvauksessa, opettajan oppaassa, oppilaan ohjeessa ja liitteissä olevia kuvia voi käyttää opetuskäytössä. Kuvat ovat flickr-kuvapalvelusta, http://www.flickr.com, Urijamjari. Project funded within the EC FP7 Programme: 5.2.2.1 SiS-2010-2.2.1 Grant Agreement No.:266589 Supporting and coordinating actions on innovative methods in science education: teacher training on inquiry based teaching methods on a large scale in Europe 1/22

Oppiaine: Fysiikka ja kemia (mahdollinen integrointi biologiaan) Luokka-aste: 7.-9. luokka Perusopetuksen opetussuunnitelman perusteet (2004, 7.9): Oppilas oppii: käyttämään luonnontieteellisen tiedonhankinnan kannalta tyypillisiä tutkimusmenetelmiä, myös tieto- ja viestintätekniikkaa, sekä arvioimaan tiedon luotettavuutta ja merkitystä tekemään luonnontieteellisen tutkimuksen sekä tulkitsemaan ja esittämään tuloksia luonnon tutkimisen taitoja, kuten kysymysten tekeminen ja ongelmien hahmottaminen Keskeisiä sisältöjä: äänen ja valon merkitys ja sovellukset kappaleiden ja aineiden lämpenemiseen ja jäähtymiseen liittyvät ilmiöt sekä niiden kuvaaminen tarkoituksenmukaisilla käsitteillä ja laeilla sekä lämpöilmiöiden merkitys ja sovellukset Työskentelytavat: Ryhmätyöskentelyä, ongelmanratkaisua ja tutkimista. Ehdotus ajankäyttöön: 3 oppituntia kestoltaan 45 minuuttia. Mikäli johtopäätösten esittely toteutetaan draaman avulla, vaatii se hieman lisäaikaa. Työskentelyn tavoitteet: Liitteet 1. Oppilaan ohje Sisältää tarkemmat tiedot oppilaiden suorittamista tehtävistä. 2. Opettajan ohje Ohjeita tehtävänasetteluun. 2/22

Profiles-opiskelumateriaalia - Opettajan opas Luonnontieteellistä toimintaa Luonnontieteet - fysiikka ja kemia - 7.-9. luokka (2012) Soveltavan kasvatustieteen ja opettajankoulutuksen osasto, Itä-Suomen Yliopisto Suomi http://www.uef.fi/profiles Opiskelukokonaisuuden sisältö Tämän opiskelukokonaisuus sisältää kolme työsarjaa, joiden aikana oppilaat tutkivat aistiensa luotettavuutta ilmiöiden havainnoinnissa. Kokeellisen työskentelyn aikana oppilaiden tulee kirjata pyydetyt havainnot oppilaan ohjeeseen. Ilmiöiden kuvailu kirjallisessa muodossa on erityisen tärkeää, koska niiden perusteella oppilaat valmistelevat pienryhmissä johtopäätöksensä havainnoinnin luotettavuudesta vertaillen usean oppilaan kirjallisia havaintoja. Tämän jälkeen johtopäätösten esittely toteutetaan pienimuotoisten esitelmien tai draaman avulla. Project funded within the EC FP7 Programme: 5.2.2.1 SiS-2010-2.2.1 Grant Agreement No.:266589 Supporting and coordinating actions on innovative methods in science education: teacher training on inquiry based teaching methods on a large scale in Europe 3/22

Työskentelyn tavoitteet Tämänkaltaiset tehtävät saattavat tuntua oppilaista liian helpoilta, mikäli oppilailta ei edellytetä mahdollisimman tarkkaa kirjallista ilmiöiden kuvailua. Tarkoitus on haastaa oppilaita älyllisesti ajattelemaan havainnointia luonnontieteen kannalta-esimerkiksi mitkä ovat ilmiön kannalta oleelliset asiat havainnoida. Työskentelytavan tulisi myös korostaa yhteisöllistä toimintaa, joten on syytä painottaa ryhmätyöskentelyn perusteita. Oppilas ottaa voimakkaammin vastuuta omasta ja ryhmänsä oppimisesta, jos ryhmät ovat pieniä, ryhmästä kutsutaan satunnaisesti joku oppilaista selostamaan ryhmän oppimista ja tuloksia, ryhmän jäsenten työskentelyä tarkkaillaan, oppimista ja tuloksia arvioidaan yhdessä, joku ryhmän jäsenistä nimetään ryhmän oppimisen ja tulosten arvioijaksi, ryhmän oppilaat opettavat toisilleen, mitä ovat oppineet. (Lavonen, Meisalo, ym., n.d.). Luokkatyöskentelyä olisi hyvä verrata tiedeyhteisön toimintaan. Oppilaat toimivat ensin tutkimusryhmissään ja pohtivat mihin havainnointi pohjimmiltaan perustuu luonnontieteissä. Tämän jälkeen koko luokkana, tiedeyhteisönä, he määrittelevät mahdollisimman yksimielisesti havaintojensa luotettavuutta ja yhtenevyyttä. Näin oppilaat saavat käsityksen luonnontieteellisen tutkimuksen perustasta ja tarkemmin luonnontieteellisen toiminnan luonteesta. Tehtävien jälkeen oppilaiden tulisi ymmärtää, kuinka tiedemiehet konstruoivat uutta tietoa havaintojen avulla tukeutuen aiempaan tietorakenteeseen. Tavoitteena on myös ymmärtää luonnontieteen tavoite mallintaa ympärillä olevaa fyysistä todellisuutta. Skenaarion esittely Skenaariossa näytetään video, jossa luonnontieteilijät kuvailevat luontoa. Heillä on jo aikaisempia havaintoja tekemistään tutkimuksista ja nyt he kertovat niistä. Sanallinen kuvailu tilanteesta on tarpeen videon lisäksi, jotta oppilas ymmärtää asian merkityksellisyyden. Skenaarion tavoite profiles-hengessä tarkoittaa sitä, että oppilaat voivat yhdistää opetustilanteen merkityksellisyyden arkielämään. Luonnontieteellinen havainnointi 4/22

yhdistyy arkielämään esimerkiksi tilanteessa, jossa oppilas joutuu ylipäätään kuvailemaan tilannetta toiselle ihmiselle niin, että molemmat ymmärtävät. Vaikka kyseessä on luonnontieteellinen tutkimus, on kielellinen osaaminen myös tarpeen. Työskentely vaiheittain Tunti 1 Skenaarion esittely Skenaariona toimii video: http://www.youtube.com/watch?v=dzginarueku Tämä video löytyy symphony of science kotisivulta: http://symphonyofscience.com/ Symphony of Science - the Quantum World! Tämä sivusto on tarkoitettu ilmaiseen levitykseen. Videossa luonnontieteilijät kuvailevat havaintoja ja johtopäätöksiään sanallisesti. Seuraavan kolmen tunnin aikana pyritään samanlaiseen toimintaan, mutta tietenkin lähtötasolla, joka on oppilaille sopiva. Oppilaat voivat lukea ohjeestaan tavoitteet ja tutkimustehtävän (s. 1-3). Tehtävät ovat luonteeltaan yleisiä ja ne voidaan suorittaa joko biologian, kemian tai fysiikan tunneilla. Mikäli yhden oppiaineen tunneista ei tunnu riittävän aikaa, niin onkin kätevää jakaa se eri aineiden välillä. Tavoitteiden läpikäynti Käydään läpi oppilaan ohjeessa olevat työskentelyn tavoitteet. OPPILAILLE ON SYYTÄ KOROSTAA, ETTÄ KAIKKI MUISTIINPANOT TULEVAT LOPUSSA JULKISIKSI JA KAIKKIEN TULOKSIA TARVITAAN PÄÄTÖKSENTEKOVAIHEESSA! 5/22

Työsarja 1: Havainnoi ja kuvaile tutki omaa ympäristöäsi Välineet: Karamellit oppilaille Kynttilät pareittain Tuoksu lamppu ja tuoksuöljy Läpinäkyvä vesiastiat ryhmittäin (4 hengen ryhmät) Elintarvikeväri Tehtävien 1-6 aikana opettaja voi tehdä "pistokokeita" ryhmiin ja pyytää selittämään havainnot koko luokalle! Tehtävät 1-3: Oppilaat istuvat omilla paikoillaan ja opettajan johdolla tehdään yksilötyöskentelynä tehtävät 1-3. Oppilaat työskentelevät pareittain ja neljän hengen ryhmissä loppu tunnin. Tehtävä 4: Kynttilät voidaan jakaa pöydittäin, jotta tarkastelu on sujuvaa. Kynttilällä leikkiminen on tietysti kiellettyä. On tärkeää, että oppilaat pukevat havaintonsa sanoiksi ja kokonaisiksi lauseiksi. Tehtävä 5: Tuoksulamppuja tarvitaan vain yksi, joten se voidaan tehdä opettajan johdolla. Oppilaat voivat viitata, kun huomaavat havaintoja aisteillaan. Tuoksu leviää luokassa hiljalleen. Tehtävä 6: Sivun 4 alalaidassa on johdanto oppilaille. Oppilaat työskentelevät neljän hengen ryhmissä. Yksi toimii kuvailijana ja muut piirtävät selityksen mukaan näkemättä ilmiötä. Tunti 2 Johdattelu Johdantona työsarjaan toimii kuvien tarkastelu sivulta 6. Oppilaiden tulkintojen välille pitäisi syntyä ristiriitoja, vaikka tarkastellaan samaa kuvaa. Luonnontieteelliseen havainnointiin johdattaa sivun 7 teksti ja pieni tehtävä, johon ei erikseen ole tarvetta yhdessä käydä vastausta läpi. 6/22

Työsarja 2: Havainnoi ja kuvaile. Työskennellään pareittain. Välineet: Yksi linjasto Vesilasi ja esine Alumiini- ja styroksilevy 2 purkkia ja pumpulia Kahvinpuruja ja vanilja/kardemumma/inkivääri 3 juomakelpoista lasia, kertakäyttölusikoita, sokeria ja sitruunaa Eurokolikot Työsarja 2 kannattaa järjestää työpisteinä. Luokkaan täytyisi mahtua kaksi työlinjaa, jotta esimerkiksi 20 hengen luokka pääsee työskentelemään pareittain. Tätä suuremmissa ryhmissä voi keksiä esimerkiksi yhden samanhenkisen työpisteen lisää. Työpiste 1: Havainnoissa kuvan ja kappaleen paikka näyttää poikkeavan. Tämä on oleellinen havainnoinnin kohde. Valon taittumiseen liittyvät selitykset voidaan ottaa mukaan, mutta tarkoitus on keskittyä enemmän havaintojen tarkkaan ilmaisuun. Havainnot eivät ole ilmiön selityksiä. Työpiste 2: Vaikka molemmat kappaleet ovat huoneen kanssa samassa lämpötilassa (noin 22 C), niin silti toinen tuntuu viileälle. Työpiste 3: Toiseen purkkiin voi esimerkiksi laitta kahvijauhetta ja toiseen vaniljaa tai muuta maustetta, joka tuoksuu. Pumpulin on tarkoitus peittää näkyvyys, jolloin oppilas hajuaistin avulla päättelee purkin sisällön. Työpiste 4: Nesteiden on tarkoitus pysyä kirkkaana, jolloin havainnointiin ei voi käyttää kuin makuaistia. Veteen voi sekoittaa sokeria, sitruunaa ja yhden voi jättää vedeksi tai keksiä jonkin perusmaun. Oppilaita pyydetään maistamaan ensin nenästä kiinni pitäen, mikä muuttaa makuaistia. Havainnoissa merkittävintä on huomata ero maistamisessa ilman hajuaistia. (Tässä voi myös käyttää perunaa ja omenaa silmät sidottuina.) Hygienia varmistuu parhaiten riittävällä määrällä kertakäyttölusikoita (ne voidaan toki pestä myöhempää käyttöä varten). Työpiste 5: Kolikot on syytä tuoda itse paikalle. Tarkoituksena on käyttää pelkästään kuuloaistia havainnointiin. Kolikon massan ja törmäyksen äänen välinen yhteys on tarkoitus ymmärtää. Töiden jälkeen kannattaa painottaa että normaalisti luonnontieteiden laboratoriossa ei koskaan maisteta tai käytettäviä aineita. 7/22

Työsarja 3: Havainnoi ja kuvaile täsmällisesti. Työskennellään pareittain. Välineet: Yksi linjasto 3 vesiastiaa ja kolme erilaista kappaletta Soittorasia Korkki ja punnus 2 lasiastiaa, jäämurskaa ja ruokasuolaa Työsarja 3 kannattaa järjestää työpisteinä. Luokkaan täytyisi mahtua kaksi työlinjaa, jotta esimerkiksi 20 hengen luokka pääsee työskentelemään pareittain. Tätä suuremmissa ryhmissä voi keksiä esimerkiksi yhden samanhenkisen työpisteen lisää. Työpiste 1: Veden varaan: Paras tilanne saavutetaan, mikäli kappaleet ovat samankokoisia. Jos tiheys-käsite on vieras, kappaleiden koolla ei ole merkitystä, koska havainnoimalla ei vielä opiskella itse asiaa. Kolme erilaista eritiheyksistä kappaletta voivat esimerkiksi olla styroksin pala, alumiini kuutio ja taulusienen pala. Työpiste 2: Mekaanista musiikkia: Soittorasian koneiston toimintatavan kuvaileminen on hyvin suoraviivaista. Näkemällä havaitaan mekaaninen liike ja kuulemalla havaitaan sen synnyttämä ääni. Työpiste 3: Vapaa pudotus: Kappaleita ei saada tyhjiöön, joten pudotuksessa on otettava huomioon ilmanvastus. Kappaleet saattavat täten pudota eri nopeudella. Yleinen ennakkokäsitys on, että painavampi esine putoaa nopeammin massansa takia, mutta tähänkään ei tarvitse kiinnittää liiaksi huomiota. Näissä töissähän pyritään vain kuvailemaan ilmiöitä mahdollisimman tarkasti. Työpiste 4: Suolaus: Jaa sulamassa oleva jäämurska kahteen lasiin ja lisää toiseen suolaa. (Jokaisen parin täytyy tehdä tämä uudestaan.) Lisää lämpömittarit molempiin laseihin. Tarkkaillaan lämpötilaa useimpien minuuttien ajan. Vesi pysyy sulana, vaikka lämpötila putoaa nollan alapuolelle. (Naiivi selitys: Suolan liukeneminen on endoterminen tapahtuma, mutta samalla suola madaltaa veden jäätymispistettä.) 8/22

Tunti 3: Päätöksentekovaihe ja johtopäätökset Kerää kaikkien oppilaiden työohjeet pareittain. Pareilla on yleensä melko samanlaiset havainnot kirjattuna, joten ne voidaan sekoitetaan luokan kesken. Muodosta työohjeista neljän oppilaan ryhmiä siten, että niihin tulevat työohjeet ovat kaikki eri pareilta. Jaa luokka edellä muodostamiesi ryhmien mukaan, jolloin parit sekoittuvat. Tässä on tarkoituksena nimenomaan vertailla useiden parien muodostamia havaintoja. Parien sekoittaminen on tärkeää, jotta päätöksenteossa joudutaan vertailemaan erilaisia selityksiä. Myös havaintojen vertaileminen on mielekkäämpää päätöksentekovaiheessa, kun oppilaalla ei ole pelkästään omat jo tiedossa olevat muistiinpanot tarkasteltavana. Kukin neljän oppilaan pienryhmä miettii kysymyksiin 1 ja 2 (s.11 oppillaan ohjeessa) vastaukset yhteistyössä. Johtopäätösten esittely voidaan käydä pienryhmittäin esitelmän muodossa läpi tai yhteisenä keskusteluna esimerkiksi draamaa apuna käyttäen. Roolijaot voisivat olla esimerkiksi rationaalisen skeptikon ( kyseenalaistan väitteitä hyvillä perusteluilla ), puhtaan empiristin ( uskon kun näen ) ja luonnontieteellisen ajattelun kehittämisen ( suureita tarvitaan yhdenmukaiseen ja tarkkaan kuvailuun ; haavainnot ja ideat (teoria)vuorovaikuttavat keskenään ) kannalta ajateltuina. Tällöin voisi syntyä keskustelua siitä millainen on aistihavaintojen, ennakkokäsitysten, suureiden käytön, sekä erityisesti siitä, mikä on luotettavan yksittäisen havainnon luonne ja merkitys. Työskentelyn arviointi Oppilaat pystyvät työskentelemään työohjeen perusteella melko itsenäisesti. Tuntien aikana kirjallisten tehtävien lisäksi työskentely keskittyy suurilta osin tekemiseen, ryhmätyöskentelyyn ja puhumiseen. Oppilaiden työskentelyä voidaan arvioida formatiivisesti liitteenä olevan arviointilomakkeen avulla (yhdellä lomakkeella voidaan arvioida kahta oppilasparia kerrallaan). Lähteet Lavonen, J., Meisalo, V., ym. n.d. Yhteistoiminnalliset työtavat. (http://www.edu.helsinki.fi/malu/kirjasto/yto/yto/index.htm, haettu 12.12.2011) 9/22

Työskentelyn arviointi Tehtävä 1. tehtäväsarja 2. tehtäväsarja 3. tehtäväsarja Päätöksenteko Kriteeri Oppilas osaa: noudattaa annettuja ohjeita keskittyä havainnointiin kuvailla ilmiötä tehdä muistiinpanoja piirtäen keskustella havainnoistaan ryhmässä noudattaa annettuja ohjeita keskittyä havainnointiin kuvailla ilmiötä tehdä muistiinpanoja keskustella havainnoistaan parin kanssa noudattaa annettuja ohjeita keskittyä havainnointiin kuvailla ilmiötä tehdä muistiinpanoja keskustella havainnoistaan ryhmän kanssa Osallistuu ryhmän ja luokan keskusteluun Pari 1 Pari 2 Nimi Nimi Nimi Nimi Kunkin oppilaan kohdalla voidaan käyttää erimerkiksi seuraavia arviointi-ilmaisuja: V= välttävä, H= hyvä, E= erinomainen. 10/22

Profiles-opiskelumateriaalia - Oppilaan ohje Luonnontieteellistä toimintaa Luonnontieteet - Fysiikka ja kemia - 7.-9. luokka Oma nimi:........................................... Työskentelyn lähtökohdat Tämän opiskelukokonaisuus sisältää kolme työsarjan, joiden aikana tärkein tehtäväsi on tutkia aistiesi luotettavuutta ilmiöiden havainnoinnissa. Kokeellisen työskentelyn aikana sinun tulee kirjata pyydetyt havainnot tähän vihkoseen. Muista kuvailla mahdollisimman tarkasti näkö-, kuulo-, tunto-, haju, ja makuaistin avulla havaitsemasi ilmiöt. Tutkimusten lopuksi kaikkien muistiinpanoja tarvitaan ryhmätyöskentelyssä, jossa 3-4 oppilaan ryhmissä vertailette kunkin muistiinpanoja. Pienryhmässä muodostatte johtopäätökset aineistojen perusteella siitä, kuinka luotettavaa havaintojen tekeminen oli. 11/22

Tavoitteena on oppia 1.Ryhmätyöskentelytaitoja 2. Keskustelemaan omista havainnoista 12/22

3. Tekemään muistiinpanoja tutkimuksen eri vaiheissa 4. Kokeellisen työskentelyn perusteita 13/22

Hyvä luonnontieteilijä. Olet juuri aloittamassa tutkimustehtävää, jossa sinun tehtävänäsi on selvittää omia ja tutkimusryhmäsi havainnointitapoja ja havaintojen luotettavuutta. Työsarja 1: Havainnoi ja kuvaile tutki omaa ympäristöäsi Tehtävä 1: Ota mukava istuma-asento ja sulje silmäsi. Keskity rauhassa kuuntelemiseen. Kun kuuntelet tarpeeksi pitkään, havaitset yhä enemmän uusia ääniä. Saatat kuulla ääniä, joita et muuten huomaisi: Lintujen laulua, torvien ääniä, paperin kahinaa tai lähestyvän ihmisen kenkien kopinaa. Saatat jopa kuulla lähestyvän henkilön hengityksen äänen. Tehtävä 2: Avaa nyt silmäsi mutta sulje vastaavasti korvasi huolellisesti. Katsele mitä ympärilläsi tapahtuu. Saatat huomata, kuinka tyhjältä maailma näyttää ilman ääniä, mutta kuinka paljon maailmasta havainnoimme silmillämme. Ihmiset keräävät suurimman osan tiedoistaan silmiensä avulla. 14/22

Tehtävä 3: Sulje jälleen silmäsi. Opettaja antaa sinulle karamellin. Avaa se katsomatta kääreestään ja maistele sen makua silmät kiinni kaikessa rauhassa. Huomaat ehkä, että keskittyminen maistelemiseen syventää makuaistimusta. Tunnistatko, mikä karamelli on kyseessä. Tehtävä 4: On olemassa myös muita mahdollisuuksia havainnoida maailmaa. Esimerkiksi, jos haluamme saada selville kuinka lämpö leviää palavasta kynttilästä, käytämme havainnointiin käsiämme. Siirtäessämme käsiämme varovaisesti kohti kynttilän liekkiä huomaamme sen lämmittävän enemmän. Liekin yläpuolella kuumuus tuntuu kaikkein voimakkaimmin. Tehtävä 5: Saatat tietää tuoksulampun, jollainen on oheisessa kuvassa. Alhaalla on kynttilä, jonka päälle on asetettu pieni vedellä täytetty astia. Voit lisätä kulhoon esimerkiksi ruusu- tai eukalyptusöljyä. Sytytetään kynttilä ja tarkkaillaan tilannetta. Käytä kaikkia aistejasi. Nämä kokeet osoittavat, että käytämme kaikkia aistejamme kokeaksemme asioita. Käytämme silmiämme näkemiseen ja korviamme kuulemiseen, nenämme haistaa ja suumme maistaa, lisäksi tuntoaisti on hyödyllinen arjen askareissa. Fyysisessä maailmassa havaitsemisen kohteita kutsutaan ilmiöiksi ja olioiksi. Kaikissa luonnontieteissä (biologiassa, maantiedossa, ympäristöopissa, fysiikassa ja kemiassa), havainnointi on tärkeä perusmenetelmä. 15/22

Tieteellisen ilmiön tarkkailemisessa käytetään kaikkia aisteja eli havainnoidaan. Esimerkkejä aistihavainnoista luonnontieteissä: Äänien kuuntelu Kylmän ja kuuman tunteminen Tuoksujen haistaminen Värien ja tapahtumien näkeminen Makean, happaman, suolaisen, karvaan ja umamin maun maistaminen Mutta havainnointi ei ole ainoa tärkeä asia. Vertaillaksesi kokemuksiasi toisten kanssa sinun täytyy pystyä myös kuvailemaan havaintojasi. Voit kuvailla tilannetta piirtämällä luonnoksen, jossa keskityt olennaisimpiin havaintoihisi. Toinen vaihtoehto on kuvailla päätelmiäsi sanoin, joko kirjoittamalla tai puhumalla. Tehtävä 6: Työskennellään neljän hengen ryhmissä. Täyttäkää lasiastia vedellä, siten että vettä on ¾ astian tilavuudesta. Kukin piirtää vesiastian alla olevaan tilaan mahdollisimman suurena. Yksi ryhmäläisistä ottaa vesiastian eteensä ja peittää sen muiden näkyvistä. Hän toimii ilmiön kuvailijana ja muiden tehtävänä on piirtää mitä vesiastiassa tapahtuu, kun siihen pudotetaan hyvin pieni määrä värijauhetta. 16/22

Vertailkaa piirroksianne ja pohtikaa mistä mahdolliset erot johtuvat. Kuvaileminen on jäsennetty ilmaisu havainnoistasi. Se voidaan esittää joko kuvin tai sanoin. Vastataksemme tieteellisiin kysymyksiin havainnoimme ja kuvailemme ilmiöitä tai olioita. Luonnontieteissä on tärkeää, että tämä tehdään tarkasti, jotta tehtävät johtopäätökset olisivat päteviä. Havainnointi ja kuvailu ovat siis luonnontieteellisiä menetelmiä. Tutkimuksesi tavoitteella on suuri merkitys tarkkailtaessa ilmiöitä. Aikaisempi käsityksesi tutkittavasta asiasta saattaa häiritä tilanteeseen liittyvien asioiden havaitsemista. Esimerkiksi, tarkastele oheista kuvaa. Mitä näet siinä? Näetkö nuoren naisen vai saksofonistin? Kun katselet samaa kuvaa ja keskityt naiseen, voit tunnistaa hänet. Vastaavasti, jos keskityt saksofonistiin, voit nähdä hänet. Kuten huomaat, riippuen siitä mitä haluat nähdä, havaintosi ovat täysin erilaiset. Kuvia, jotka sallivat toisistaan poikkeavan havainnon tekemisen kutsutaan optisiksi illuusioiksi. Päätelmä: Kun katsot tämän sivun kuvia, voit päätyä erilaisiin tuloksiin riippuen lähestymistavastasi. Mitä näet oheisessa kuvassa? Esittääkö se mielestäsi eskimoa vai intiaania? Kumman näit ensin? 17/22

Luonnontieteellistä tarkastelua Kun tarkastelemme luonnonilmiötä, teemme sen esittämällä erilaisia kysymyksiä. Siksi voimme saada erilaisia kuvauksia samaan ongelmaan. Kysymyksemme ovat tärkeitä myös, koska ne auttavat meitä keskittymään asioihin, jotka ovat olennaisia. Olet varmasti nähnyt, kuinka esineet putoavat. Kuvaile omenan putoamista oheisen kuvan avulla. Huomaat varmaan, että omenan väri ja maku eivät vaikuta sen putoamiseen, siksi ne voidaan jättää huomioimatta ja keskittyä olennaisiin seikkoihin. Miten tiedemies kuvailee ilmiötä? Hän kohdistaa huomionsa tietoisesti yhteen kohteeseen tai ilmiöön ja keskittyy siinä johonkin tiettyyn näkökohtaan. Hän valitsee tarkastelukohteensa kysymystensä ja lähestymistapansa perusteella. Mitä tapahtuisi, jos tiedemies kirjaisi ylös kaikki havaintonsa? Ei kestäisi kauaakaan, kunnes hän kadottaisi tutkimuksessaan tavoitteeksi asettamansa suunnan. Siksi suorat kysymykset auttavat tiedemiestä löytämään ja kuvailemaan tutkimukselle olennaisia asioita. Luonnontieteissä tarkastelemme ja kuvailemme ilmiöitä tietystä suunnasta. Se tarkoittaa sitä, että havaintomme ovat täsmällisiä. 18/22

Työsarja 2: Havainnoi ja kuvaile työpisteet Työskentele pareittain. Työpiste 1: Vesilasin takana. Liikuta esinettä lasin takana eri suuntiin ja havainnoi, mutta älä liikuta lasia. Havainnot: Työpiste 2: Kuuma vai kylmä? Aseta toinen käsi metallilevylle ja toinen styroksille. Havainnot: Työpiste 3: Tuoksuu hyvälle! Avaa purkki ja tutki haistamalla mitä siellä on sisällä. Älä poista pumpulia! Havainnot: 19/22

Työpiste 4: Makeaa, hapanta vai mitä? Päättele maistamalla mitä veteen on sekoitettu. Maista ensin niin, että pidät nenästäsi kiinni. Käytä eri laseissa eri kertakäyttölusikkaa. Havainnot: Työpiste5: Kolikoiden kilinää! Kolikoita 1, 2, 50 snt, 20 snt, 10 snt, 5 snt Sulje silmäsi ja parisi pudottaa pöydälle yksitellen erilaisia kolikoita. Tehtävänäsi on tunnistaa kolikot putoamisäänen perusteella. Havainnot: 20/22

Työsarja 3: Havainnoi ja kuvaile täsmällisesti Työskentele pareittain. Luonnontieteissä ennen kokeita pyritään miettimään ilmiön kannalta olennaisia ja testaamisen arvoisia ominaisuuksia (suunnittelu). Kokeiden jälkeen toistetaan sanoin tai kuvin tehdyt havainnot (kuvailu). Työpiste 1: Veden varaan Laita jokaiseen lasiin sama määrä vettä. Anna kappaleiden tippua veteen lasien reunoilta. Havainnoi sekä vettä, että kappaletta noin 30 sekunnin ajan. Kuvaile havaintojasi: Työpiste 2: Mekaanista musiikkia Pyöritä soittorasian koneiston kampea. Havainnoi tarkasti, mitä tapahtuu? Kuvaile havaintojasi: Työpiste 3: Vapaa pudotus Anna kappaleiden tippua samalta korkeudelta alustalle Havainnoi kutakin kappaletta sen putoamisen aikana. Kuvaile havaintojasi: 21/22

Työpiste 4: Suolaus Jaa jäämurska tasan kahteen lasiin. Lisää toiseen laseista suolaa. Tee havaintoja lämpömittareiden avulla noin kahden minuutin ajan molemmista laseista. Kuvaile havaintojasi: Hyvä luonnontieteilijä. Olet nyt suoriutunut tehtäväsarjoista ja viimeinen tehtäväsi vaatii päätöksentekoa. Pyrkikää tutkimusryhmässä yksimieliseen ratkaisuun! 1. Ovatko mielestäsi aisteilla tehdyt havainnot riittävän tarkkoja kuvailemaan luonnontapahtumia? Perustele. 2. Miten havainnoista saadaan yhdenmukaisia tutkijoiden kesken? 22/22