1

TITAANI JA OPETUSSUUNNITELMAN PERUSTEET

Paikallisen OPS-työn avuksi

Oppimiskäsityksestä ja kokeellisuudesta

Fysiikka ja kemia ovat luonnontieteitä, joille ominaisia piirteitä ovat kokeellisuus ja omiin havaintoihin perustuva päätelmien tekeminen. Oppimiseen liittyvä toiminta tukee käsit-teiden ja tiedon rakentumista. Omakohtaisen kokemuksen ja havaintojen kautta ilmiöille opitaan antamaan selityksiä, tekemään ilmiöitä koskevia päätelmiä ja yleistyksiä sekä ymmärtämään ilmiöiden välisiä riippuvuus- ja vuorovaikutussuhteita.

Opetuksen tavoitteena on, että oppilas oppii asettamaan itselleen tavoitteita ja ratkai-semaan ongelmia. Uuden tiedon omaksumisen ohella tärkeää on antaa valmiuksia hakea tietoa eri tietolähteistä, valikoida sitä ja suhtautua valmiiksi annettuun tietoon kriittisesti. Tärkeää on myös saada rohkaisevaa ohjausta ja myönteisiä oppimiskokemuksia sekä oppia ymmärtämään erilaisia näkökulmia ja ajattelemaan luovasti.

Oppilas nähdään oman toimintansa ohjaajana ja tulkitsijana, jolla on vastuu omasta oppimisestaan. Oppimisprosessi käsittää toiminnan suunnittelun, aktiivisen osallistumisen ja toiminnan arvioinnin. Nämä ovat omiaan tukemaan oppimaan oppimisen taitojen kehitty-mistä ja parantamaan oppimisen laatua.

Oppimistilanne on hyvä, kun itsenäisesti tapahtuvaan opiskeluun liittyy myös sosiaalista toimintaa ja keskustelua. Yhdessä tapahtuvan tekemisen kautta opitaan paitsi sosiaalisia taitoja myös kriittistä suhtautumista omiin käsityksiin. Uuden tiedon merkitys ja käsitteet on luontevaa testata ensin tutussa ympäristössä ja edetä sitten kohti yleisempää käsitteen-muodostusta.

Laaja-alaiset opintokokonaisuudet fysiikan ja kemian näkö-kulmasta

Ajattelu ja oppimaan oppiminen (L1)

Tutkimustehtävät pyritään pitämään avoimina, jolloin se edellyttää oppilaalta aktiivisuutta ja ajattelua. Erilaiset lähestymistavat huomioitaessa oppilaat löytävät itselleen parhaan tavan oppia. Titaani-sarjassa fysiikan ja kemian ilmiöitä lähestytään kiinnostusta herättä-villä tutkimuksilla, videoilla ja ryhmässä käytävillä opetuskeskusteluilla.

2

Kulttuurinen osaaminen, vuorovaikutus ja ilmaisu (L2)

Tutkimustehtävien suunnitelmista keskustellaan ja ne tehdään yhdessä muiden kanssa, jolloin vuorovaikutustaidot kehittyvät. Omia tuloksia myös esitetään muulle ryhmälle tai kirjoitetaan lyhyitä raportteja.

Itsestä huolehtiminen ja arjen taidot (L3)

Turvallisuustaidot on huomioitu eri sisältöjen yhteydessä. Kuulon- ja näönsuojelu sekä säteilyltä suojautuminen ovat keskeisiä taitoja. Mekaniikan yhteydessä pohditaan myös liikenneturvallisuuteen liittyviä näkökulmia. Sähköopin sisältöihin kuuluvat olennaisesti sähköturvallisuus ja energian säästäminen. Titaani-sarjassa ohjataan kemiallisten aineiden turvalliseen käyttöön.

Monilukutaito (L4)

Monilukutaitoon kuuluu esimerkiksi erilaisten tekstien, kuvien ja videoiden tulkinta sekä tuottaminen. Titaani Fysiikka ja kemia sisältävät tekstin, kuvien ja kaavioiden ohella myös videoita sekä muita tapoja visualisoida tietoa. Titaani Fysiikka ja kemia auttavat oppilasta käyttämään näiden tieteiden kieltä ilmiöiden kuvaamisessa. Tutkimukset ja tehtävät antavat mahdollisuuden pohtia tulosten luotettavuutta ja kehittää kriittistä lukutaitoa.

Tieto- ja viestintäteknologinen osaaminen (L5)

Oppilaiden tekemien tutkimustehtävien kuvaaminen, videoiden tulkinta, molekyylimallinnus sekä muiden simulaatioiden käyttäminen ovat hyviä tapoja integroida tieto- ja viestintä-tekniikka osaksi fysiikan ja kemian oppitunteja. Titaani-sarja tarjoaa ideoita myös tutkimus-tehtävien tulosten esittämiseen sähköisesti.

Työelämätaidot ja yrittäjyys (L6)

Avoimet, ryhmässä toteutettavat tutkimustehtävät harjoittavat ongelmanratkaisu- ja vuorovaikutustaitoja. Tutkimustehtävät harjoittavat myös pitkäjänteisyyttä ja tavoitteellista työskentelyä. Fysiikan ja kemian osaamisen yhteiskunnallinen merkitys tulee esiin tutkittaessa erilaisia sovelluksia. Oppilaita kannustetaan jatko-opintoihin esittelemällä erilaisia fysiikan ja kemian osaamista edellyttäviä ammatteja ja työtehtäviä.

Osallistuminen, vaikuttaminen ja kestävän tulevaisuuden rakentaminen (L7)

Titaani-sarjan lähtökohtana on oppilaan oma kokemus luonnontieteellistä ilmiöistä. Tutkimus-tehtävien suunnittelu tehdään pareittain tai ryhmissä, jolloin jokainen oppilas voi osallistua ja vaikuttaa tutkimuksen toteuttamiseen ja omaan oppimiseensa. Riittävillä fysiikan ja kemian tiedoilla ja taidoilla luodaan perusta kestävän tulevaisuuden rakentamiselle.

Fysiikan ja kemian tavoitteetFysiikan ja kemian opetuksen tavoitteita T1-T4• kiinnostuksen herättäminen• innostaminen fysiikan ja kemia opiskeluun• ohjata ja kannustaa oppilasta tunnistamaan omaa fysiikan ja kemian osaamistaan• ohjata oppilasta asettamaan omia tavoitteita sekä työskentelemään pitkäjänteisesti niiden saavuttamiseksi• ohjata oppilasta ymmärtämään fysiikan ja kemian osaamisen merkitystä omassa elämässään, • elinympäristössään ja yhteiskunnassa sekä kestävän kehityksen kannalta

3

Tutkimisen taidot T5-T9• kysymysten asettaminen• kokeelliset tutkimukset, turvallisuus• työskentelyn johdonmukaisuus• tutkimustulosten käsittely, tulkitseminen ja arviointi• teknologisten sovellusten ymmärtäminen, suunnittelu ja kehittely• tvt:n hyödyntäminen eri tavoin mm. simulaatiot

Fysiikan ja kemian tiedot ja niiden käyttäminen T10-T15• käsitteiden käyttäminen ja käsiterakenteet• mallit• tietolähteiden arviointi• omien näkemysten perustelu• luonnont. tiedon luonne• tiedolliset jatko-opintovalmiudet• monialaiset kokonaisuudet

Fysiikan tavoitteisiin liittyvät keskeiset sisältöalueet (S1-S6) vuosiluokilla 7-9

Titaani Fysiikan lähtökohtina ovat oppilaan omat havainnot ja kokemukset omasta elin-piiristä. Luonnontieteellisten tutkimusten maailmaan johdattelevat kiinnostavat oppilastyöt. Osa töistä on tarkasti ohjeistettuja ja osa avoimia tutkimustehtäviä. Erilaisissa tutkimuksissa painotetaan tutkimusprosessin eri vaiheita kuten kysymysten asettamista, koejärjestelyn suunnittelua, havainnointia ja mittaamista sekä tulosten käsittelyä, arviointia ja esittämistä.

Fysiikan sisällöissä korostetaan terveyden ja turvallisuuden näkökulmia. Titaani Fysiikassa keskeisiä aihepiiriin liittyviä tietoja ja taitoja ovat kuuleminen ja kuulonsuojelu, näkeminen ja näönsuojelu, liikenneturvallisuus, sähköturvallisuus sekä säteilyltä suojautuminen. Opis-kelun pääpaino on kvalitatiivisella tasolla, mutta ajattelun ja matemaattisten taitojen kehittyessä työskentelyä laajennetaan myös kvantitatiiviselle tasolle.

Titaani Fysiikka tutustuttaa fysiikan maailmankuvaan, maailmankaikkeuden rakenteisiin ja mittasuhteisiin. Kirjan jokaisessa jaksossa käsitellään ajankohtaisia yhteiskunnallisia näkökulmia, energiaa ja siihen liittyviä asioita, kuten energian säilymislakia, tuotanto-tapoja ja kestävää käyttöä. Lisäksi pohditaan fysiikan merkitystä arkielämässä ja tutus-tutaan ammatteihin, joissa tarvitaan fysiikan osaamista.

Sisältöalueessa vuorovaikutus ja liike tutkitaan erilaisia vuorovaikutuksia, voimia ja kappa-leiden liiketiloja. Liikkeen kuvaamisessa käytetään tasaisen ja muuttuvan liikkeen malleja myös kvantitatiivisesti. Aihepiirin sisältöihin kuuluvat myös mekaaninen työ ja teho, jotka kytketään kvalitatiivisesti energian käsitteeseen.

Sähköä koskevassa sisältöalueessa tutkitaan virtapiiriin liittyviä asioita, kuten jännitteen ja sähkövirran välistä yhteyttä. Tutkimuksissa mitataan keskeisten suureiden arvoja ja selvi-tetään, miten suureet riippuvat toisistaan. Oppikirjassa käsitellään myös sähköturvallisuutta sekä sähkön käyttöä ja tuottamista. Lisäksi tutustutaan kentän käsitteeseen sähkön ja magnetismin yhteydessä.

4

Titaani Fysiikka -oppimateriaalissa sisällöt on jaettu vuosi-luokittain seuraavasti:

7. lk

Jakso 1• Fysiikkaa oppiaineena ja tieteenä• Luova ongelmanratkaisu fysiikassa• Teknologian saavutuksia• Fysiikan tutkimusmenetelmiä• Suureita ja yksiköitä• Fysiikassa käytettäviä malleja• Energia käsitteeseen tutustuminen• Aiheisiin liittyviä kokeita ja tutkimuksia

Jakso 2• Äänen synty ja eteneminen• Äänen ominaisuuksia ja ilmiöitä• Kuuleminen ja kuulonsuojelu• Valo ja näkeminen• Taittuminen ja linssit• SIlmä ja näönsuojelu• Heijastuminen ja peilit• Optisia laitteita• Aaltoliikkeen ominaisuuksia • Aiheisiin liittyviä kokeita ja tutkimuksia

8. lk

Jakso 3• Vuorovaikutus ja voima• Massa ja paino• Erilaisia voimia• Tasainen ja muuttuva liike• Paine• Tasapaino ja vipu• Yksinkertaisia koneita• Työ ja teho• Aiheisiin liittyviä kokeita ja tutkimuksia

Jakso 4• Lämpö ja lämpötila• Lämmön siirtyminen• Lämpölaajeneminen• Olomuodon muutokset• Lämpöenergian varastoiminen• Kodin lämmönlähteet• Energiantuotanto ja energialähteet• Aiheisiin liittyviä kokeita ja tutkimuksia

9. lk

Jakso 5• Magneettinen ja sähköinen vuorovaikutus• Sähkövirta ja jännite• Virran ja jännitteen mittaaminen• Virtapiiri ja kytkentäkaavio• Resistanssi ja Ohmin laki • Kodin sähkölaitteet• Energian kestävä käyttö• Sähkömagneettinen induktio• Generaattori ja muuntaja• Sähkön siirto ja käyttö• Aiheisiin liittyviä kokeita ja tutkimuksia

Jakso 6• Sähkömagneettinen säteily• Radioaktiivisuus• Ydinreaktiot• Aurinko ja Aurinkokunta• Maan ja Kuun liikkeet• Tähdet ja tähtijärjestelmät• Maailmankaikkeus• Aiheisiin liittyviä kokeita ja tutkimuksia

Kemian tavoitteisiin liittyvät keskeiset sisältöalueet (S1-S6) vuosi-luokilla 7-9

Titaani Kemian lähtökohtina ovat oppilaan omat havainnot ja kokemukset omasta elinpiiristä. Luonnontieteellisten tutkimusten maailmaan johdattelevat kiinnostavat oppilastyöt. Osa töistä on tarkasti ohjeistettuja ja osa avoimia tutkimustehtäviä. Erilaisissa tutkimuksissa painotetaan tutkimusprosessin eri vaiheita kuten kysymysten asettamista, koejärjestelyn suunnittelua, havainnointia ja mittaamista sekä tulosten käsittelyä, arviointia ja esittämistä. Opiskelun pääpaino on makroskooppisella tasolla, mutta oppilaiden abstraktin ajattelun kehittyessä yhteyttä submikroskooppisiin ja symbolisiin malleihin vahvistetaan.

Kemian sisällöissä korostetaan terveyden ja turvallisuuden näkökulmia. Titaani Kemiassa keskeisiä aihepiiriin liittyviä tietoja ja taitoja ovat turvallinen työskentely laboratorioluokassa, kodin erilaiset kemikaalit, palaminen ja paloturvallisuus.

5

Titaani Kemian sisällöissä tulee esiin kemian luonne tieteenä, aineen ja energian säilymisen periaatteet sekä luonnon mittasuhteet. Kirjan eri jaksoissa käsitellään ajankohtaisia-yhteiskunnallisia ilmiöitä, kuten kestävää luonnonvarojen käyttöä ja tuotteiden elinkaaria. Kirjassa käsitellään myös tärkeiden kemian teollisuuden tuotteiden kuten muovien, lääkkeiden ja uusien materiaalien kemiaa. Kirjassa tutustutaan erilaisiin koulutuspolkuihin ja ammatteihin, joissa tarvitaan kemian osaamista.

Titaani Kemiassa tutkitaan monipuolisesti seosten ja puhtaiden aineiden ominaisuuksia kuten vesi- ja rasvaliukoisuutta. Alkuaineiden ominaisuuksien pohjalta tutustutaan aineen koostumiseen atomeista, atomin rakenteeseen ja jaksolliseen järjestelmään. Kirjassa ohjataan käyttämään malleja ja simulaatioita yhdisteiden rakentumisen hahmottamisessa. Kirjassa tutustutaan hiileen, sen yhdisteisiin, sen kiertokulkuun ja ravintoaineisiin. Yhdisteryhmistä esitellään hiilivedyt, alkoholit ja karboksyylihapot.

Titaani Kemiassa ohjataan tutkimaan energian ja aineiden muuttumista kemiallisissa reaktioissa, ohjataan havainnoimaan reaktionnopeutta ja pohtimaan siihen vaikuttavia tekijöitä. Tutustutaan pitoisuuteen ja happamuuteen arkisten esimerkkien yhteydessä. Kirjassa harjoitellaan kemian merkkikielen ja yksinkertaisten reaktioyhtälöiden tulkitsemista.

Titaani Kemia -oppimateriaalissa sisällöt on jaettu vuosi- luokittain seuraavasti:

7. lk

Jakso 1: Kemian maailma• 1. Kemia – aineiden tutkimisen tiede • 2. Kemian saavutuksia• 3. Turvallista laboratoriotyöskentelyä• 4. Aineet ympärillämme • 5. Seosten aineosien erottaminen • 6. Alkuaineet ja yhdisteet

Jakso 2: Vesi ja ilma• 7. Vesi – elämän lähde• 8. Vesi liuottimena• 9. Happamuus ja emäksisyys• 10. Hitaita ja nopeita reaktioita• 11. Ilman ominaisuuksia • 12. Palaminen ja paloturvallisuus

8. lk

Jakso 3: Atomeista yhdisteiksi• 13. Atomin rakenteen malli• 14. Jaksollinen järjestelmä• 15. Ionisidos ja metallisidos• 16. Kovalenttinen sidos ja molekyylit

Jakso 4: Hiilen kemiaa• 17. Hiili – monimuotoinen alkuaine• 18. Hiilivedyt • 19. Alkoholit• 20. Karboksyylihapot

Jakso 5: Kemiaa kotona• 21. Ravintoaineet• 22. Proteiinit • 23. Hiilihydraatit• 24. Rasvat• 25. Ruoanvalmistuksen kemiaa• 26. Pesuaineet• 27. Jätteiden käsittely ja kierrätys

9. lk

Jakso 6: Suolat ja metallit• 28. Hapot ja emäkset• 29. Suolat ja neutraloituminen• 30. Malmeista metalleiksi• 31. Metallien ominaisuuksia• 32. Metallien jännitesarja• 33. Sähkökemia

Jakso 7: Kemian sovelluksia• 34. Muovit ja öljyteollisuus• 35. Paperi ja luonnonkuidut• 36. Lääkkeet• 37. Kosmeettiset aineet • 38. Uudet materiaalit• 39. Kemia ja ympäristö