Näytetään tekstit, joissa on tunniste voimakuvio. Näytä kaikki tekstit
Näytetään tekstit, joissa on tunniste voimakuvio. Näytä kaikki tekstit

sunnuntai 28. elokuuta 2016

FY1 ja sähköisen vastaamisen alkeet

FY1-kurssi aloitettiin mittauksilla. Ensimmäisessä työssä mitattiin ryhmissä kymmenen kertaa pallon putoamisaika. Mittaustulokset kirjoitettiin taulukkolaskentaohjelmaan LibreOffice Calc. Tuloksista laskettiin keskiarvo ja poikkeamat keskiarvosta. Pohdittavana oli, miksi tehdään mittaussarja ja kuinka luotettava saatu tulos on. Mietimme myös mittausmenetelmään liittyviä parannuksia. Sähköisen vastaamisen perusteista opittiin suureiden tunnusten ja yksiköiden merkitseminen. Taulukkolaskennasta opittiin laskukaavan kirjoittaminen ja viittaaminen soluihin. Taulukkolaskentatiedostot palautettiin sähköiseen oppimisympäristöön, jossa kommentoin palautukset.



Mittauksemme jatkuivat kurssin toisella tapaamiskerralla tiheyden määrittämisellä. Tehtävänä oli määrittää säännöllisen ja epäsäännöllisen muotoisten kappaleiden tiheydet. Mittaukseen käytettävinä välineinä olivat vaaka, työntömitta, mittalasi ja vettä. Mittausmenetelmissä oppilaita ei tarvinnut opastaa. Koska meillä oli vain 45 minuuttia aikaa, tehtiin laskut kynällä vihkoon. Sain ryhmiä kierrellessäni hyvän käsityksen suurelaskennan osaamisesta. Seuraavalla oppitunnilla opettelimme laskutehtävän tekemisen koneella.

Käytimme ensimmäiseen laskutehtävään LibreOfficea, jonka kaavaeditori on tämänkaltaiseen fysiikan tehtävään riittävän hyvä. Suureiden tunnusten kirjoittaminen kursiivilla ja yksiköiden kirjoittaminen kursivoimatta oli oppilaille jo taulukkolaskentatehtävästä tuttua. Kaavojen lisääminen tekstiin ei tuntunut ihmeelliseltä. Laskuharjoitus palautettiin pdf-muodossa oppimisympäristöön ja kommentoin palautetut ratkaisut.



Seuraavaksi siirryimme kuvaajiin. Kyselin oppilaiden aikaisempia kokemuksia kuvaajien piirtämisestä. Ruutuvihkoon tehdyt kuvaajat olivat tuttuja, mutta millimetripaperia ja koneella piirtämistä ei oltu kokeiltu. Kerroin oppilaille miltä hyvä kuvaaja näyttää ja teimme GeoGebralla harjoituskuvaajan. ( Ohje )



Kuvaajien piirtämistä jatkettiin omiin mittauksiin liittyvillä kuvaajilla. Oppilaat tutkivat kuminauhan venymistä, kun sitä kuormitettiin punnuksillla. Mittaustuloksista piirrettiin kuvaaja (m, x)-koordinaatistoon. GeoGebralla tehty kuvaaja kopioitiin ja liitettiin tekstidokumenttiin, joka palautettiin pdf-muodossa oppimisympäristöön. Annoin kuvaajasta palautetta niille, jotka olivat palauttaneet työnsä pyydetyssä muodossa ja ajoissa.

Toisessa kuvaajien piirtämiseen liittyvässä työssä tutkittiin heilurin pituuden vaikutusta heilahdusaikaan. Työssä mitattiin kymmenen heilahduksen aika, joten ennen kuvaajan piirtämistä piti laskea laskentataulukkoon yhden heilahduksen aika. Tämä oli GeoGebrassa uutta, mutta uusien arvojen laskeminen oli taulukkolaskentatehtävästä tuttua. 

Ensimmäinen matemaattiseen malliin liittyvä kuvaaja tuli vastaan tehtävässä, jossa piti määrittää nesteen tiheys ( YO K2013 t2 ). En ohjeistanut kuvaajan piirtämiseen käytettävää välinettä. Kuvaajia tehtiin ensin ruutuvihkoon, mutta nopeasti huomattiin, että siitä ei tule hyvä. Minulta kysyttiin onko jotain tarkempaa paperia. Muutama oppilas haki opettajanpöydällä olevasta laatikosta millimetripaperia. Arvelin, että tästä tulee mielenkiintoista ja niin tulikin. Ei mennyt kauaa, kun kysyttiin, voisiko kuvaajan tehdä sillä GeoGebralla. 

Kaksi viikkoa kurssin alkamisesta olimme valmiina ensimmäiseen Abitti-harjoitukseen. Opokurssilla oli opeteltu oman koneen boottaaminen, joten pääsimme nopeasti aloittamaan tehtävän. Kirjauduin omalla videotykkiin liitetyllä läppärillä mukaan harjoitukseen, jotta voin näyttää oppilaille miten vastaus tehdään. Sovelluksista löytyi tuttu GeoGebra ja kuvaajien piirtäminen oli nopeasti tehty. Tavoitteenani oli, että piirrämme kuvaajan ja opettelemme vastauksen kirjoittamisen kuvaliitteellä. Abitti-ympäristö ei näyttänyt hämmentävän oppilaita lainkaan, joten harjoittelimme GeoGebralla uutena asiana arvon lukemisen ja kuvaajan jatkamisen. Kuvakaappauksen ottaminen vaatii alussa jonkin verran harjoittelua, jotta rajaus on järkevä. Tästä syystä vastauksiin liitettiin kolme kuvaa.  



Kuvittelin, että Abitti-harjoituksen jälkeen kukaan ei halua vähään aikaan koskea koneeseen. Olin väärässä. Ehdotukseni viettää toinen oppitunti paperin ääressä sai täystyrmäyksen. Päädyimme vuorovaikutuksia ja voimia käsitellessämme piirtämään ensimmäiset voimakuviot koneella. Piirtämiseen käytettiin LibreOffice Draw -ohjelmaa, jota ei oltu aikaisemmin käytetty. Piirostyökalut olivat uutta tekniikkaa, mutta voimia nimettäessä kaavaeditori olikin jo tuttu. Voimakuviot palautettin pdf-tiedostona oppimisympäristöön ja sain ne nopeasti tarkistettua ja kommentoitua. 



Arvioin perjantaiaamuna pidetyn Abitti-harjoituksen vastaukset iltapäivällä opetustuntieni päätyttyä. Vaikka takana oli kolmenkymmenen oppitunnin viikko, en tuntenut väsymystä. Abitti oli oppilaiden mukaan helppokäyttöinen ja vastaukset näyttivät ensimmäiseksi harjoitukseksi todella hyviltä. Palautteen antaminen oli nopeaa. Yhden kommentoinnin tehtyäni siirryin käyttämään kopioi, liitä ja muokkaa -menetelmää. Tyytyväinen ope pääsi aloittamaan viikonlopun vieton hyvissä ajoin sohvan ja uuden Tekniikan Maailman kanssa.

keskiviikko 25. toukokuuta 2016

Miten sähköisessä kokeessa tehdään hyvä vastaus?

Reaaliaineiden sähköisten kokeiden kuvauksessa todetaan fysiikan osuudessa lyhyesti "On tärkeää, että kokelas tutustuu työkaluihin etukäteen ja harjoittelee vastauksen laatimista." Käytössä olevat ohjelmistot on listattu Digabin nettisivulla. Ainakin MAOLin syyskoulutuspäivillä Seinäjoella 2014 on kerrottu matemaattisten aineiden ylioppilaskokeiden uudistuksista. Miten näillä tiedoilla rakennetaan ohjeet hyvään sähköiseen vastaukseen?

Sähköisen vastauksen periaatteita voi lähteä pohtimaan nykyisen kokeen hyvän vastauksen piirteiden pohjalta. Fysiikan vastauksesta ohjeistetaan mm. seuraavasti:

"Fysiikan tehtävän vastaus sisältää vastauksen perustelut, ellei tehtävänannossa ole toisin mainittu. Kokelas osaa yhdistellä tietoa ja soveltaa oppimaansa. Vastaus osoittaa, että kokelas on tunnistanut oikein fysikaalisen ilmiön ja tarkastelee tilannetta fysikaalisesti mielekkäällä tavalla. Kokelas osaa kuvata sovellettavan fysikaalisen mallin ja perustella, miksi mallia voidaan käyttää kyseisessä tehtävässä. Usein vastauksessa tarvitaan tilannekuvioita, voimakuvioita, kytkentäkaavioita tai graafista esitystä. Kuviot, kaaviot ja graafiset esitykset ovat selkeitä ja oppiaineen yleisten periaatteiden mukaisia. Voimakuviossa todelliset voimat erotetaan vektorikomponenteista selkeästi."

Abitti-kokeessa on tällä hetkellä mahdollista kirjoittaa vastauslaatikkoon tekstiä ja liittää vastaukseen enimmillään kymmenen kuvakaappausta. Pelkkä tekstin kirjoittaminen ei yleensä fysiikan vastauksissa riitä, joten johdonmukainen useita elementtejä sisältävä vastaus kannattanee laatia esimerkiksi LibreOfficella. Abitti-kokeessa olisi hyvä pärjätä mahdollisimman paljon samoilla menetelmillä, joita muutenkin koneella tehdessä käytetään. Seuraavaksi muutamia perusasioita, joiden osaaminen helpottaa sähköisen vastauksen tekemistä.

Koneella kirjoitettaessa suureiden tunnukset kursivoidaan. LibreOfficella tekstiä kirjoitettaessa kursivointi on helpointa tehdä näppäinyhdistelmällä Ctrl + I. Haluttu kirjain painetaan näppäinyhdistelmän jälkeen. Näppäinyhdistelmillä saa tehtyä sujuvasti myös yläindeksin (Ctrl + Vaihto + P) ja alaindeksin (Ctrl + Vaihto + B). Muotoiluista palataan takaisin normaaliin tekstiin samalla näppäinyhdistelmällä.

Erikoismerkit, kuten astemerkki °, saadaan LibreOfficen valikosta Lisää -> Erikoismerkki. Valikoita on nopeampi käyttää, kun pitää alt napin pohjassa ja painaa valikon nimessä alleviivatun kirjaimen. Yksittäisten erikoismerkkien kirjoittaminen on varsin harvoin tarpeen. Useimmiten erikoismerkit liittyvät johonkin kaavaan, jolloin ne kirjoitetaan kaavaeditorilla.

Kaavojen kirjoittaminen on nopeinta näppäimistöltä. Mielestäni koneella kaavat menevät jopa nopeammin kuin kynällä, jos tarkoituksena on saada jollekin muullekin kuin kirjoittajalle lukukelpoista jälkeä.



Kaavaeditori kursivoi kirjaimet automaattisesti. Suureiden arvoja kirjoitettaessa yksiköitä ei kursivoida. Tekstin saa ilman kursivointia kirjoittamalla sen lainausmerkkeihin. Kaavaeditoria on mahdollista käyttää myös graafisesti valikoiden avulla.



Kuvioiden piirtämisen voi tehdä tekstitiedostoon piirtotyökaluilla. Usein on kuitenkin järkevämpää käyttää piirtämiseen LibreOffice Draw:ta, jolla tehty kuva on helppo kopioida tekstinkäsittelyohjelmaan. Sähköisessä kokeessa tehtävän kuvaa voidaan käyttää oman piirroksen pohjana. LibreOfficen kaavaeditorilla esimerkiksi voimakuvioon saa tehtyä tarvittavat merkinnät.



Kytkentäkaavioissa tarvittavat piirrosmerkit ovat valmiina vektorigrafiikkaohjelmassa Dia. Mittari, johon saa suoraan lisättyä tarvittavan kirjaimen, on ohjelman valikossa Kemian suunnittelu.



Kuvaajien piirtäminen onnistuu yksinkertaisissa tapauksissa LibreOffice Calc taulukkolaskennalla. Analysoinnin kannalta parempi valinta kuvaajiin on yleensä GeoGebra. Nättejä kuvaajia saa piirrettyä myös wxMaximalla.





Fysiikan laskennallisissa tehtävissä hyvään vastauksen edellytetään muutakin kuin kaavoja ja laskuja. Nykykokeen hyvän vastuksen piirteissä todetaan seuraavasti:

"Matemaattista käsittelyä edellyttävissä tehtävissä suureyhtälöt ja kaavat on perusteltu tavalla, joka osoittaa kokelaan hahmottaneen tilanteen, esimerkiksi lähtien jostain fysiikan peruslaista tai -periaatteesta. Vastauksessa on esitetty tarvittavat laskut sekä muut riittävät perustelut ja lopputulos. Laskemista edellyttävissä osioissa suureyhtälö on ratkaistu kysytyn suureen suhteen, ja tähän suureyhtälöön on sijoitettu lukuarvot yksikköineen. Fysiikan kokeessa kaikki funktio-, graafiset ja symboliset laskimet ovat sallittuja. Symbolisen laskimen avulla tehdyt ratkaisut hyväksytään, kunhan ratkaisusta käy ilmi, mihin tilanteeseen ja yhtälöihin ratkaisu symboleineen perustuu. Laskimen avulla voidaan ratkaista yhtälöitä ja tehdä päätelmiä kuvaajista tehtävänannon edellyttämällä tavalla."

Laskennallisen tehtävän ratkaisuun saa teknistä vapautta, kun aloittaa LibreOfficella tyhjästä tekstiasiakirjasta. Ratkaisuun voi lisätä esimerkiksi tehtävän kuvan tai oman piirroksen. Kuvan päälle voi piirtää ja kirjoittaa. Kaavaeditorilla kirjoitetut kaavat voi kopioida GeoGebraan, jolla saa ratkaistua suureyhtälöt symbolisesti. GeoGebran ratkaisut voi kopioida vastaukseen LibreOffice kaavana.



Hyvässä vastauksessa suureyhtälöön sijoitetaan lukuarvot yksikköineen. Miten tämä tulkitaan sähköisessä kokeessa? Jos tulkinta on sama kuin paperikokeessa, kirjoitetaan sijoitukset näkyviin esimerkiksi LibreOfficen kaavaeditorilla.


Symbolisen laskennan ohjemistolla, kuten esimerkiksi wxMaximalla, suureyhtälöön voi sijoittaa lukuarvot yksikköineen muuttujina. Tämän ratkaisutavan tulkinnasta en vielä tiedä.


Pohdittaessa hyvää sähköistä vastausta, pitäisi mielestäni löytää yleisiä periaatteita, jotka olisivat käyttökelpoisia myös koulumaailman ulkopuolella. Omien ajatusten jäsennelty esittäminen on tärkeä taito, jonka kehittymisessä tietokone voi auttaa opiskelijaa. Toivon päätyväni lukemaan johdonmukaisesti eteneviä ja hyvin perusteltuja vastauksia, joissa ratkaisun lähtökohtana ei ole tekniikka.

maanantai 18. tammikuuta 2016

LibreOffice Draw - ruutupaperi 2.0

Fysiikan kursseillani on piirretty voimakuvioita LibreOffice Draw:lla. Kuvia on liitetty joko LibreOfficen tekstidokumenttiin tai kuvana oppimisalusta Peda.netissä tehtävään vastaukseen. Näitä menetelmiä olen käsitellyt aikaisemmin blogitekstissä Selaimesta luettavia sähköisiä vastauksia

Kokeilin FY5-kurssilla statiikan sähköistä harjoitustehtävää, jossa koko vastaus tehdään LibreOffice Draw:lla. Annoin tehtävän oppilaille piirrostiedostona, jolloin ratkaisussa sai hyödynnettyä parhaiten valmiin kuvan.



Tehtävässä annetun kuvan objektit on ryhmitelty, joten kuvan voi siirtää kokonaisena haluamaansa kohtaan.



Voimat voi piirtää tehtävässä annetun kuvan päälle. Kun purkaa tehtävässä annetun kuvan objektien ryhmityksen, saa poistettua voimakuviossa tarpeettomat osat.





Voimavektorien nimeämiseen käytetään LibreOfficen kaavaeditoria.



Kuvaan tuleviin merkintöihin käytetään tekstikenttää ja piirtotyökaluja. Suureiden tunnukset kirjoitetaan kaavaeditorilla.


Selitystekstit kirjoitetaan tekstikenttään. Kaavat kirjoitetaan kaavaeditorilla.



Yhtälönratkaisussa voi käytä apuna GeoGebraa. 



Silmäys valmiilta vaikuttavaan ratkaisuun saattaa aiheuttaa tarvetta ratkaisun muokkaamiseen.



Kaikki ratkaisun osat ovat siirrettäviä, kopioitavia ja muokattavia. Lisäysten ja korjausten tekeminen on nopeaa.



Oppilaani palauttivat ratkaisunsa Peda.netiin joko pdf- tai odg-muodossa. Sain tehtyä molempiin tiedostotyyppeihin tarvittavat merkinnät ja kommentit. Abittikokeessa olisi mahdollista liittää vastaukseen ruutukaappauskuva. Kokeilin, miten tehtävän ratkaisu toimisi kuvana. Käänsin paperin vaakasuuntaiseksi ja siirtelin ratkaisun osat näytössä kerralla näkyvälle alueelle. Toista kuvaa pienensin hieman. Laskennallisen osan elementit ryhmittelin yhdeksi kokonaisuudeksi ennen siirtoa. Varsin pienillä muutoksilla sain tehtyä ratkaisun, josta otin alla olevan kuvaruutukaappauksen.



Piirto-ohjelma vaikuttaa hyvältä vaihtoehdolta sähköisen fysiikan vastauksen tekemiseen. Tästä tekniikasta pitää tehdä lisää kokeiluja.

maanantai 16. marraskuuta 2015

Voimakuvio koneella - esimerkkinä YO K2014 tehtävä 5

Voimakuvioita voidaan piirtää erityyppisillä ohjelmillla. Olen kokeillut piirtämisen bittigrafiikkaohjelmaa (Paint), vektorigrafiikkaohjelmaa (LibreOffice Draw) ja laskinohjelmistoja (GeoGebra, TI-Nspire). Aktiiviseen käyttöön on kokeiluistani jäänyt ainoastaan LibreOffice. Pidän vektorigrafiikkaohjeman perusominaisuuksia erinomaisina voimakuvion piirtämiseen. Yksinkertaisellakin tekniikalla saadaan koneella tehdessä mahdollisuuksia, joita kynällä ei ole.

Kevään 2014 ylioppilaskokeen tehtävässä 5 tarkastellaan omakotitalon katolla olevaa jääpaakkua. Tehtävän a-kohdassa jääpaakku on paikallaan. Piirretään jääpaakkuun vaikuttavat voimat oikeisiin kohtiin ja suuntiin.



Siirretään voimat peräkkäin ja säädetään tarvittaessa vektorien pituuksia. 



Siirretään vektorit oikeille paikoille.



Tehtävän b-kohdassa lumipaakku lähtee liukumaan. Kopioidaan a-kohdassa piirretty voimakuvio ja muokataan se uuteen tilanteeseen.


torstai 18. syyskuuta 2014

Voimakuvion piirtäminen LibreOfficella

Tein FY4-kursseilleni esimerkkivideoita voimakuvioiden piirtämisestä. Ohjelmana on LibreOfficen Draw.

Ensimmäisessä esimerkissä on vakionopeudella liikkuvan kappaleen voimakuvio.



Toisessa esimerkissä muutin vakionopeudella liikkuvan kappaleen voimakuvion hidastuvan liikkeen voimakuvioksi.



Kolmannessa esimerkissä muutin hidastuvan liikkeen voimakuvion kaltevalla tasolla olevan kappaleen voimakuvioksi.




Voimakuvioiden piirtäminen koneella on kokemattomille piirto-ohjelman käyttäjille hidasta. Koneella tehdessä kaikkea aikaisemmin piirrettyä voi kuitenkin hyödyntää, jolloin tekeminen nopeutuu. Rohkeasti kokeilemalla voi piirtämiseen löytyä myös uusia tapoja, joita ei kynä kädessä osannut ajatella.