Norssin nurkalta: Yläkoulun fysiikka ja kemia: mistä tulossa ja minne menossa?
Myös koulumaailmassa historiasta voi ottaa oppia, joten aloitetaan yläkoulun (ent. yläasteen) fysiikan ja kemian opetuksen epävirallisella historiakatsauksella. Peruskoulun alkuaikoina 70–80-luvuilla näiden aineiden opetukselle leimallista oli runsas työkirjatyöskentely. Yksivuotiset työkirjat tukivat kokeellisuutta opetuksessa, minkä lisäksi teoriaa opiskeltiin tyypillisesti erillisistä oppikirjoista. Aikakauden oppimateriaaliresurssit olivat siis verrattain hyvät. Opettajakuntaa taas motivoi kokeellisen lähestymistavan käyttöön oman innostuneisuuden lisäksi myös demonstraatiokorvaus, joka saattoi vanhojen, koulu-uudistusta edeltäneiden sopimuskäytäntöjen ansiosta nousta osalla opettajista jopa 50 prosenttiin fysiikan ja kemian luokkatunneista.
Peruskoulun alkuvuosikymmenten fysiikan ja kemian työkirjoissa näkyy selvästi oppimateriaalin vahvasti ohjaava luonne. Työkirjojen oppilastyöt olivat usein varsin mutkikkaitakin, mutta mittausten ja havaintojen käsittelyyn tarjottiin yksityiskohtaisia, keittokirjamaisia ohjeita. Esimerkiksi fysiikassa lämpöopin käsittely oli myös kokeellisissa töissä vahvasti kvantitatiivista, joten runsas ohjaus suureyhtälöiden ratkaisemiseksi ja mittausaineiston hyödyntämiseksi oli tarpeen. Fysiikan osa-alueista nykyään vähälle tai olemattomalle huomiolle yläkoulussa jäävät (geometrinen) optiikka, elektroniikka sekä neste- ja kaasufysiikka opiskeltiin tarkasti, ja niihin liittyviä oppilastöitä oli tarjolla runsaasti. Kemiassa opiskeltavat sisällöt eivät ole supistuneet yhtä paljon kuin fysiikassa, mutta kokeelliset työt olivat huomattavasti vaativampia ja riskialttiimpia kuin nykyään. Turvallisuuteen ja jätteiden käsittelyyn liittyvät ohjeet olivat hyvin lyhytsanaisia tämän päivän materiaaleihin verrattuna. Esimerkkinä voidaan mainita, että vanhoissa työkirjoissa laimea (happo)liuos oppilaskäyttöön tarkoitti väkevän liuoksen laimennusta vedellä suhteessa 1 : 2 tai 1 : 5. Eräässä vanhassa kemian työkirjassa todettiin esipuheessa, että ”sumuavan typpihapon valmistus on poistettu liian vaarallisena” – kuinkahan jännittäviä hetkiä oppitunneilla oli vietetty ennen kyseisen työn poistoa? Melko vaarallisen oloisia töitä jäi vielä jäljellekin: muun muassa lasin syövyttäminen fluorivedyllä ja kloorivedyn valmistaminen.
Tuntimääriä ajatellen fysiikka ja kemia ovat tulleet toimeen melko vähällä läpi koko peruskoulun historian. Nykyinen tuntimäärä luokilla 7–9, yhteensä seitsemän vuosiviikkotuntia, on merkittävästi vähemmän kuin vaikkapa Pisa-menestyjä Virossa, jossa näille aineille on varattu kymmenen vuosiviikkotuntia. 2000-luvulle tultaessa fysiikan ja kemian tuntimäärä Suomessa oli vielä nykyistäkin pienempi: vain kuusi vuosiviikkotuntia. Vuoden 2004 opetussuunnitelmasta alkaen fysiikalla ja kemialla on ollut käytössään nykyinen tuntimäärä, minkä ansiosta vähitellen on luovuttu käytännöstä, jossa 8. luokalla opiskeltiin vain kemiaa ja 9. luokalla vain fysiikkaa. Vanhassa mallissa oli toki ainakin fysiikkaa ajatellen myös puolensa: laskennallisten tehtävien käsittely onnistuu yleensä paremmin 9. luokalla kuin 8. luokalla.
Eri vuosikymmenten fysiikan oppimateriaaleja ja opetussisältöjä tarkastelemalla vaikuttaisi siltä, että peruskoulun alkuaikojen traditio näkyi 2010-luvulle saakka melko vahvastikin. Toki matkan varrella opetussuunnitelmat olivat vaihtuneet ja kirjat päivittyneet ja tietyistä sisällöistä oli jo luovuttu, mutta itse perusasioiden käsittely pysyi melko muuttumattomana – myös vaatimustasoa ajatellen. Fysiikassa kvantitatiivisuus oli vahvasti läsnä ilmiöiden ja kokeellisuuden rinnalla, mikä näkyy muun muassa siinä, että 1980-luvulta 2010-luvulle saakka MFKA:n fysiikan valtakunnallisissa kokeissa suorien laskutehtävien osuus oli tyypillisesti noin 30–40 % kokeen kokonaispistemäärästä. Sen sijaan vuotta 2020 lähestyttäessä ja sen jälkeen laskutehtävien osuus on ollut valtakunnallisissa kokeissa vain 20 % tai sitä vähemmän maksimipisteistä. Vaikuttaisi siltä, että vuoden 2014 opetussuunnitelman tultua voimaan fysiikan ilmiöiden kvantitatiivinen käsittely yläkoulussa on vähentynyt merkittävästi.
Kemiassa muutos on ehkä jakautunut fysiikkaa tasaisemmin eri vuosikymmenten mitalle. Peruskoulun alkuaikojen kemian oppikirjoissa reaktioyhtälöt ja kvantitatiivinen käsittely (stoikiometriset laskut) näkyivät voimallisemmin kuin nykyään. Lisäksi niissä tuotiin esiin Suomen teollisuuden piirteitä, ja käsitellyt ilmiöt ja sovellukset liitettiin muun muassa kuvien avulla metalli- ja metsäteollisuuteen. Nykypäivän materiaaleissa kemian perusasioita käsitellään aiempaa pinnallisemmin ja lyhyemmin, ja esimerkiksi reaktioyhtälöiden kirjoittamisen ja tasapainottamisen vaatimustasosta on tingitty. Kokeellisessa työskentelyssä äärimmäisen turvallisuushakuinen riskien karttaminen ja jätteiden syntymisen minimointi saattaa toisinaan tarkoittaa myös sitä, etteivät oppilastyöt ole yhtä kiinnostavia ja innostavia kuin vanhojen oppilastyöohjeiden mukaan tehtynä olisivat.
Vaikka oppikirja ei olekaan opetussuunnitelma, kirjojen sisältöjen karsiminen ja kokeellisen työskentelyn ohjeiden yksinkertaistaminen vaikuttavat siihen, miten opetus tosiasiallisesti toteutuu. Etenkin kokeneet opettajat ovat varmasti tahoillaan paikanneet oppikirjojen puutteita omilla materiaaleillaan, mutta alalle tulevan uuden opettajan on melko vaikea tietää, mitä oppikirjan lisäksi kannattaisi käsitellä oppilaiden valmistamiseksi toisen asteen opiskeluita varten. Harmillisesti monet fysiikan ja kemian kirjasarjojen kirjantekijät reagoivat vuoden 2014 opetussuunnitelman fysiikan ja kemian teksteihin melko voimakkaasti, ja esimerkiksi fysiikan ops-perusteissa oleva maininta ”Joihinkin lämpöilmiöihin syvennytään kvalitatiivisella tasolla” leikkasi monista kirjoista lämpöopin laskut pois. Sekä fysiikassa että kemiassa suuntauksena oli vanhojen sisältöjen karsiminen, mikä näkyi lyhentyneinä käsittelykappaleina. Se, että opetussuunnitelmassa painotetaan kokeellisuutta ja tutkimisen taitoja, on hyvä ja arvokas asia. Se, että samanaikaisesti sisällöistä, joiden avulla näihin taitoihin päästäisiin käsiksi, karsitaan, ei ole niin hyvä asia. Etenkin lukioon suuntaavilla nuorilla on ollut varmasti sulattelemista siinä, että fysiikkaan sisältyykin paljon laskennallisuutta ja kemiassa reaktioyhtälöiden kirjoittaminen ja tasapainottaminen on arkipäiväistä toimintaa.
On erikoista ja harmillista, että Kansallinen koulutuksen arviointikeskus (Karvi) ei ole toimeenpannut ainoatakaan fysiikan ja kemian kansallista oppimistulosten arviointia. Ennen Karvin perustamista mittauksia tehnyt Opetushallitus tutki luonnontieteiden (sisälsi fysiikan, kemian, biologian ja maantiedon) osaamista 9. vuosiluokalla viimeksi vuonna 2011. Osaamisen kehityssuunnasta toki ovat antaneet viitteitä myös luonnontieteiden laskeneet Pisa-tulokset, mutta kansallinen mittaus kertoisi vielä tarkemmin siitä, miten osaamistaso on kehittynyt nykyisen opetussuunnitelman aikana. Aikanaan koulujen paljonkin käyttämät MFKA:n fysiikan ja kemian valtakunnalliset kokeet ovat jääneet harmillisen pieneen rooliin: kokeita on teetetty kouluissa niin vähän, ettei tilastoyhteenvetoa tuloksista ole julkaistu yli vuosikymmeneen.
Vaikka yläkoulun fysiikan ja kemian kehityssuunta on aiheuttanut jonkin verran huolta ja herättänyt pessimistisiä ajatuksia (tämän jutun kirjoittajassakin), toivo uudesta noususta elää. Suurilta kustantajilta ilmestyy lähitulevaisuudessa pitkästä aikaa uudet fysiikan ja kemian kirjasarjat vuosiluokille 7–9, ja näytesivuja ja näytekappaleita selanneena olen ilokseni pannut merkille, että matemaattista käsittelyä on taas lisätty ja riittävän laajojen ja haastavien tehtäväsarjojen luomiseen on kiinnitetty huomiota. Eli kenties voidaan jo piankin julistaa kvantitatiivisuutta vierastaneen ja sisältöjä sekä vaatimuksia karsineen ”yläkoulun ympäristöopin” aikakausi päättyneeksi ja palata riittävän vaativien perusasioiden, myös laskennallisten sellaisten, äärelle. Kunhan yläkoulun fysiikan ja kemian vaatimustason nostoon aletaan kiinnittää laajasti huomiota, voidaan kansallisten ja kansainvälistenkin oppimistulosten mittausten alamäki taittaa nopeallakin aikataululla!
Sarjan edellinen artikkeli: Norssin nurkalta: Näkökulmia matematiikan arvosanainflaatioon
