| Summary: | Tässä tutkielmassa perehdyttiin lukiolaisten käsityksiin termodynaamisesta tasapainotilasta
sekä lämpöopin ensimmäisestä ja toisesta pääsäännöstä. Tasapainotilan
käsite on fysiikan tietorakenteen hierarkiassa korkealla, mutta tästä huolimatta
nuorten käsityksiä siihen liittyen on tutkittu vain vähän. Ensimmäisen ja toisen
pääsäännön ymmärtäminen sekä niiden soveltaminen on havaittu aiempien tutkimusten
mukaan ongelmalliseksi vielä korkeakoulutasollakin.
Tutkimus suoritettiin oppikirja-analyysin ja oppilaskyselyn avulla. Oppikirja-analyysiss
ä tutkittiin kahta Suomen lukioissa käytettävää oppikirjaa, Tammen kustantamaa
Fysiikka-kirjaa sekä WSOY:n kustantamaa Physica-kirjaa. Analyysin
tavoitteena oli selvittää, miten ja missä järjestyksessä lämpöopin peruskäsitteet
esitetään oppikirjoissa. Oppilaskysely suoritettiin monivalintatestinä fysiikan ensimm
äisellä syventävällä kurssilla viidessä suomalaisessa lukiossa talvella 2009 ja
sen otos oli 144 opiskelijaa. Oppikirja-analyysissä tehtyjä havaintoja käsitteiden
esiintymisestä ja niiden järjestyksestä verrattiin oppilaskyselyn tuloksiin.
Lämpöopin käsitteet ovat tämän tutkimuksen mukaan haasteellisia. Kyselyyn vastanneista
opiskelijoista vain 9,7 % ymmärsi termodynaamisen tasapainotilan käsitteen
tässä tutkimuksessa oletetulla opetussuunnitelman ja oppimateriaalin implikoimalla
tasolla. Lukiolaisten käsitys tasapainotilasta on tämän perusteella varsin
puutteellinen. Oppikirjalla ei ollut merkittävää vaikutusta tasapainotilan oppimiseen.
Sisäenergian ja ensimmäisen pääsäännön lukiolaiset ymmärsivät paremmin,
sillä 77,6 % vastanneista tunnisti lämpövirran suunnan ja sisäenergian kasvun systeemi
ä lämmitettäessä. Sisäenergian käsittely ennen ensimmäistä pääsääntöä ja
kirjan havainnollinen kuva vaikuttivat myönteisesti tämän käsitteen oppimiseen.
Energian säilymisen ymmärtäminen vieraassa ympäristössä osoittautui kuitenkin
ongelmalliseksi. Entropia ja toinen pääsääntö ovat tutkimuksen tulosten perusteella
vaikeita käsitteitä lukiolaisille. Kyselyyn vastanneista 63,4 % väitti entropian
säilyvän vakiona spontaanissa prosessissa.
ii
|
|---|