perjantai 25. marraskuuta 2016

Osaratkaisuja kuvaajakriisiin

Sähköisten kuvaajatehtävien piti olla minulle selvä asia jo ajat sitten. Ajattelin, että kuvaajien piirtäminen ja analysointi tehdään Logger Prolla. Jouduin kuitenkin ohjelman kanssa ongelmiin, jotka aiheuttivat vakavan kuvaajakriisin. Kriisi ei ole vielä ohi, mutta ratkaisuja on löytynyt jo lupaavasti.

Ongelmani alkoivat tehdessäni Logger Prolla kuvaajaa kevään 2014 ylioppilaskokeen tehtävään 2. Mikään malli ei sopinut, eikä pisteiden yhdistäminen ole ratkaisu. Mietin pitkään, onko vika tehtävässä vai välineessä. Ajatus, että tehtävä pitää muokata välineelle sopivaksi, oli minulle mahdotonta hyväksyä. Sain kuvaajan piirrettyä wxMaximalla Gnuplotiin, mutta ymmärsin, että tätä ei ainakaan ykköskurssilaisten kanssa tehdä.



Aloin kartella tehtäviä, joissa mittauspisteisiin ei sovi jokin Logger Prossa oleva valmis malli. Tuntui oudolta rajoittaa tekemistä ohjelman ominaisuuksien vuoksi. En pitänyt hyvänä ratkaisuna myöskään kuvaajan piirtämistä kynällä. Murehdin kaikkia niitä mittauksia, joista joudun tekniikan puutteiden vuoksi luopumaan. 

Aloittaessani Abitti-järjestelmään tutustumisen kokeilin kuvaajatehtäviä ensin LibreOfficella. LibreOffice ei soveltunut kuvaajan analysoimiseen, joten vaihdoin ohjelman GeoGebraksi. En ollut ihastunut GeoGebraan, mutta sain sillä tehtävät tehtyä. Kevään 2014 tehtävän 2 ongelma oli ratkaistu



Mallin sovittaminen mittausdataan on mielestäni ykköskurssilla ongelmallista. Miten valitaan sopiva malli, kun tunnetaan nimeltä vain suora ja paraabeli? Opetin ykköskurssilla kuvaajien piirtämisen kahden muuttujan regressioanalyysillä, jolloin mallin voi valita graafisesti. Vastaava menetelmä on ollut käytössä aikaisempina vuosina piirrettäessä kuvaajia Logger Prolla. Ensimmäisessä jaksossa tämä jäi ainoaksi menetelmäksi ja jouduin ongelmiin Abitti-tikun bugisen GeoGebran kanssa.

Yhden ratkaisutekniikan käyttäminen on riski. Tiedostin toisen jakson kurssien alkaessa, että GeoGebran käytössä on päästävä yhtä menetelmää pidemmälle. Minulla ei ollut aavistustakaan siitä, miten tämä käytännössä tehdään. Ymmärsin, että kuvaajia on harjoiteltava enemmän, mutta aikaa ei saa lisää. Päädyin ratkaisuun, jossa poistin Abitti-ympäristössä tehtävät harjoitukset. Suunnitelmakseni tuli katotaan. 

Kakkosjakson kursseilla kuvaajia tehtiin varsin samoin kuin ykkösjaksossa. Muokkasin hieman ohjeistusta opiskelijoiden työskentelystä tekemieni havaintojen perusteella. Olisin halunnut tehdä ohjeet valmiiksi ennen kurssien alkua, mutta kehitysvaiheeni GeoGebran käytössä ei tätä vielä mahdollistanut. 

Opetettuani kaksi viikkoa kakkosjakson kursseja julkaistiin fysiikan sähköisen ylioppilaskokeen tiedote. Tiedotteen kuvaajaohje oli pääosin ajatusteni mukainen, mutta ohjeistus ohjelman valitsemisesta siten, että sen ominaisuudet riitävät ratkaisun kaikkiin vaiheisiin hämmensi. Pitääkö tehtävän tekijän pohtia ensin vartti sopivaa ohjelmaa vai olisiko GeoGebra toiminnoiltaan riittävä?

Laitoin kurssilaiseni harjoittelemaan kuvaajia ylioppilaskokeen tehtävillä S12 t2 ja S15 t2. Ensimmäistä tehtävää ratkaistessaan opiskelijat ilmoittivat, että tulisi ihan hyvä suora, jos tuota yhtä pistettä ei olisi. Piste saatiin pistelistasta pois ja kuvaaja näytti hyvältä. Poistettu piste lisättiin omana pistelistana. 






Tehdessään ylioppilastehtävää S15 t2 opiskelijat ilmoittivat, että mikään malli ei sovi. Ihmettelin hieman, koska viime vuonna teimme saman tehtävän helposti Logger Prolla. GeoGebrassa valmiiden mallien valikoima on kuitenkin pienempi. Yritin sovittaa mittauspisteisiin funktion kirjoittamalla syöttökenttään Sovita[lista1, A*x^B]. Tämä ei näyttänyt toimivan, koska GeoGebra kysyi halutaanko luoda liukusäätimet. En halunnut liukusäätimiä, joten jätin komennon toteuttamatta ja kopioin funktion Logger Prolla tekemästäni sovituksesta. Valitsemamme ohjelman ominaisuudet eivät näyttäneet riittävän koko tehtävän tekemiseen, mutta saimme kauniin kuvaajan.



Kahden tai useamman ohjelman käyttäminen samassa tehtävässä ei ole ollut minulle ongelma. Mielestäni tarjolla olevia työvälineitä pitää käyttää monipuolisesti, eikä kannata lokeroitua yhden ohjelman rajoituksiin. Digiarkea on löytää ratkaisun kannalta mielekkäimmät välineet. Tämä on suunta, johon omia opiskelijoitani koulutan. Kaikkea ei voi kuitenkaan käyttää heti ja siksi jäin pohtimaan miten kuvaajanpiirto-ongelma voitaisiin ratkaista yhdellä ohjelmalla. 

Sain vinkin, että ongelmakseni muodostuneen kuvaajan voi piirtää GeoGebralla. Kokeilin uudelleen funktion sovittamista hylkäämälläni menetelmällä ja kuvaaja onnistui. Ratkaisu ei ollut mielestäni hyvä, koska siinä luotiin tehtävän kannalta turhat liukusäätimet. Menetelmälle ei ollut työssäni akuuttia tarvetta, joten annoin asian olla.





GeoGebra vaikuttaa helpolta ohjelmalta, koska se ehdottaa syöttökenttään kirjoitettaessa mahdollisia komentoja. Jos tietää, mitä pitää tehdä, malli näyttää löytyvän valmiina. GeoGebran komennot eivät kuitenkaan välttämättä ole pelkän muodon perusteella selviä, joten manuaaliakin on luettava. Tuntemani manuaalien lukija näytti minulle kuvaajan piirtämisen komennolla Sovita[ <Pistelista>, <Funktiolista> ]. Tämä olikin se komento, jota ongelmia aiheuttaneessa tehtävässä YO S15 t2 olisi pitänyt käyttää. 

   

GeoGebra ei ollut aluksi suosikkiohjelmani. Olen kuitenkin sitkeästi jatkanut ohjelman käyttöä ja koittanut löytää toimivia ratkaisuja lukiofysiikan tarpeisiin. Tällä hetkellä saan kuvaajatehtävissä tehtyä jo lähes kaiken haluamani. 

Prinsessapallon paikan kuvaajat. Mittausdata FY1.4_1617 ryhmän opiskelijat.