Representaatiot ja virhekäsitykset lukion mekaniikassa

Abstract

Fysiikan opiskelussa olennaisena osana ovat erilaiset tiedon esitysmuodot eli represen-taatiot. Aiemmissa tutkimuksissa on todettu, että representaatioiden osaaminen on edellytys fysiikan käsitteiden oikealle ymmärrykselle. Fysiikan opiskelussa saattaa myös törmätä tilanteeseen, jossa oma tieto asiasta on ristiriidassa yleisesti hyväksytyn teorian kanssa. Näiden virheellisten ennakkokäsitysten on todettu olevan merkittävässä osassa fysiikan opiskelussa. Tässä tutkimuksessa analysoitiin kahdelle lukioryhmälle tehdyn interventiotutkimuksen vastausaineistoa, joista pyrittiin selvittämään opiskelijoiden virheellisten ennakkokäsitysten yleisyyttä sekä representaatioiden osaamista Newtonin mekaniikassa. Tarkoituksena oli myös selvittää voisiko jonkin representaatiolajin hallinnasta tehdä johtopäätöksiä opiskelijan yleisestä mekaniikan osaamisesta.

Opiskelijoiden yleisarvosana tutkimusaineiston vastauksissa oli kohtalainen. Osasyynä osaamisen heikohkoon tasoon saattoi olla se, että tutkimus toteutettiin mekaniikan kurssin kuluessa, eikä esimerkiksi kurssin loppukokeena. Kurssin päättyessä mekaniikan asiat olisivat ehkä olleet paremmin sisäistettyinä. Virheellisistä ennakkokäsityksistä tässä tutkimuksessa esille nousivat ainoastaan liikevoimavirhekäsitys ja dominanssi. Yli puolella tutkimukseen vastanneista opiskelijoista esiintyi virhekäsitys vähintään yhden kerran.

Alle puolet opiskelijoiden virheellisistä vastauksista aiheutui tämän tutkimuksen mukaan representaatioiden puutteellisesta osaamisesta. Suurempana syynä olivat käsitteelliset virheet. Representaatiolajeista parhaiten osattiin matemaattinen ja sanalliset tehtävät. Heikoimmin puolestaan vektoriaaliset tehtävät. Tutkimuksen mukaan vektoriaalisten tehtävien osaaminen on selvässä yhteydessä opiskelijan kokonaisosaamiseen.