Opa avuliaasti ehdotti minulle juttuaihetta:

Olisi kiva kuulla missä määrin teoreettisen fysiikan opetusta on tutkittu ja mitkä on tällä hetkellä ns. ”uudet tuulet” luonnontieteiden opetuksessa.

Varsinaiseen Opan asettamaan kysymykseen en pysty tyhjentävästi vastaamaan. Haluan korostaa, etten ole aiheessa mestari – olen pikemminkin tasoa kisälli. Aihe on myöskin niin laaja, että sen käsittelemiseen tarvittaisiin vähintään yhden kirjan verran tekstiä, joten en edes yritä tarttua siihen kerralla. Käsitellään nyt siis yleistä opetuksen näkökulmaa.

Käsitykset eri opetusmetodien ylivoimaisuudesta vaihtelevat kuin muoti-ilmiöt. Takavuosina esimerkiksi ongelmalähtöinen oppiminen (problem based learning) on ollut kova juttu, viime aikoina on vannottu käänteisen oppimisen (flipped learning) nimeen.

Opetusmetodien ja painotusten vaihtelusta huolimatta käsitys oppimisesta ja opettamisesta muuttuu hitaasti.

Luonnontieteiden opetus nojaa vahvasti konstruktivistiseen oppimiskäsitykseen, eli ajatukseen siitä, että oppiminen tapahtuu uudet asiat aiempaan tietoon liittämällä oppimisyhteisön aktiivisena jäsenenä. Luonnontieteiden opiskelun pitäisi siis parhaimmillaan edetä kumulatiivisesti ja mieluusti opiskelijoiden keskinäisen ja opettajan kanssa käydyn vuoropuhelun kautta.

Jos fysiikan didaktikoilta kysytään, fysiikkaa tulee opettaa kokeellisuuden ja reaalimaailman yhteyksien kautta. Tällöin puhutaan kuitenkin lähtökohtaisesti peruskoulu – lukio -tason opetuksesta. Kun mennään yliopistotason fysiikan opetukseen, aiheet muuttuvat usein hyvin abstrakteiksi ja vaikeasti kokemuksiin liitettäviksi (ääriesimerkkinä rakas tutkimusaiheemme kvanttimekaniikka). Lisäksi omaksuttavat oppimäärät kasvavat heti ensimmäisistä kursseista lähtien hyvin suuriksi.

Kuinka sitten yliopistotason fysiikkaa kannattaisi opettaa?

Yhtä vastausta kysymykseen ei ole, mutta samat perusperiaatteet toki koskevat kaiken tasoista fysiikan opetusta:

Perusasioihin kannattaa käyttää tarpeeksi aikaa. Tämä mahdollistaa oppirakenteen kumulatiivisen muodostumisen jatkossa.

Hyvän opetuksen päämääränä on saada opiskelija aidosti pohtimaan opiskeltavaa sisältöä ja rakentamaan yhteyksiä aiemmin opitun ja uuden asian välille. Tällainen pohdiskelu vaatii opiskelijalta joko sisäistä tai ulkoista motivaatiota.

Tavoitteisiin päästään useimmiten helpoimmin avoimeen vuoropuheluun perustuvassa kontaktiopetuksessa. Kursseilla kannattaisikin panostaa kontaktiopetukseen ja keskustelevan ilmapiirin luomiseen. Luento-opetus, joka ei pyri opiskelijan aktiiviseen osallistamiseen, on monesti varsin tehotonta oppimisen kannalta.

Jo fysiikan grand old man Richard Feynman kirjoitti (The Feynman Lectures on Physics, esipuhe):

– – the best teaching can be done only when there is a direct individual relationship between a student and a good teacher – a situation in which the student discusses the ideas, thinks about the things, and talks about the things. It’s impossible to learn very much by simply sitting in a lecture, or even by simply doing problems that are assigned.

Toki on ihmisiä, jotka oppivat erinomaisesti pelkästään lukemalla oppikirjaa, kuuntelemalla luentoja tai jollain muulla ”perinteisellä” tavalla. Kuitenkin keskimääräinen opiskelija oppii parhaiten edellä kuvatun kaltaisessa opetuksessa. Ja voisin lyödä vaikka vetoa, että myös ne, jotka oppisivat muutenkin, oppivat tällaisessa opetuksessa paremmin.