Kartoitus lukiolaisten Newtonin kolmannen lain osaamisesta voimavektoreiden avulla

Abstract

Newtonin kolmas laki on eri tutkimuksissa koettu olevan oppilaille ja opiskelijoille haasteellinen. Tällä tutkimuksella on haluttu kartoittaa lukiolaisten osaamista tämänhetkisessä tilanteessa Newtonin kolmannen lain osalta ja kykyä ilmaista osaamistaan voimavektoreiden avulla kahdessa eri tapauksessa. Graafinen esitys voimavektoreista pakottaa opiskelijan ilmaisemaan taitojaan lyhyesti ja pohtimaan eri sovelluskeinoja ilman selittävää tekstiä. Tässä tutkimuksessa Newtonin kolmatta lakia lähestytään puhtaasti graafisella tehtävällä aiemmissa tutkimuksissa suosittujen monivalintatehtävien ja haastattelujen sijasta. Tutkimuksessa hyödynnettiin tohtorikokelas Asko Mäkysen väitöskirjaansa keräämää tutkimusmateriaalia, josta sain luvan käyttää graafisia tehtäviä omassa Pro Gradussani. Materiaali kerättiin kuudelta suomalaiselta lukiolta fysiikan ensimmäisen kurssin jälkeen. Testi suoritettiin kouluissa kurssin kertaustunnilla tai loppukokeen yhteydessä syksyllä 2012. Tutkimustuloksista näkyy Newtonin kolmannen lain soveltamisen hankaluus graafiseen muotoon. Monet tutkimukseen osallistuneet opiskelijat pystyivät ilmaisemaan osaamistaan voimavektorein ja nimetä voimat oikein, mutta osalla opiskelijoista oli vielä puutteita löytää kappaleiden liiketilaan oleellisesti vaikuttavia voimia. Tulosten perusteella lukio-opiskelijat tarvitsevat monipuolisia harjoituksia Newtonin lakien sisäistämiseksi. Newtonin kolmas laki on haasteellisin, sillä arkielämän kokemukset tukevat virheellisiä johtopäätelmiä kolmannen lain vaikutuksista. Opiskelijan oma päätelmäketju oikean vastauksen löytämiseen on tarpeellinen, vaikka se on haasteellinen toteuttaa lukion tiukan aikataulutuksen vuoksi.