Navigation 2
- right
- rightlower
Avaruuden jakautuminen rakenneyksiköihin koon mukaan muodostaa suurimmasta rakenneyksiköstä pienimpään yksikköön ulottuvan ketjun. Eri rakenneyksiköt voidaan sijoittaa järjestyksessä pienen vihkon aukeamille. Vihkoa selattaessa kuljetaan samalla läpi avaruuden, jolloin mielikuva sen rakenteesta palautuu helposti mieleen. Kuvassa oppilaiden valmistamien rakennevihkojen kansikuvia (kuva IH, Finland).
Tavoite: Valmistaa ketjun osista yhtenäinen mielikuvamalli, jossa kukin kuva tai piirros esittää yhtä rakenneosaa ja sen paikkaa ketjussa. Rakenneyksikön koko ilmoitetaan kymmenen potenssin muodossa metreinä.
Tutkimuksia: Aluksi keskustellaan oppilaiden kanssa avaruuden rakenteesta yleisesti samalla kartoittaen heidän maailmankuvaansa. Kartoituksessa on hyvä korostaa sitä, että avaruus ei ole vain näkyvää ja suurta, vaan siihen voidaan liittää myös hyvin pieniä, silmälle näkymättömiä osia. Tarkennetaan myös käsite rakenneyksikkö. Tässä työssä esitettävässä mallissa on tehty yksi valinta rakenneyksiköiden ’tiheydeksi’. Jokainen voi tihentää tai harventaa yksiköiden ketjua haluamallaan tavalla.
1) Ensin valmistetaan vihko. Otetaan kolme A4-paperia, ne voivat olla erivärisiäkin. Leikataan paperit lyhyiden sivujen suuntaisesti kahtia. Saadut kuusi A5-paperia pinotaan, taitetaan keskeltä ja nidotaan taitoksen kohdalta vihkoksi. Jokaisen aukeaman vasempaan laitaan piirretään tai liimataan valmis pieni kaukoputken kuva ja vastaavasti oikeaan laitaan pieni mikroskoopin kuva. Näillä halutaan korostaa oppilaille, mihin suuntaan rakenneyksiköiden ketjussa kulloinkin ollaan etenemässä. Nämä suunnat ovat tietenkin eräs valinta. Kuvat voivat olla myös toisinpäin aukeamalla.
2) Oppilaat suunnittelevat kansilehden. Otsikoksi voi kirjoittaa Macro-micro cosm tai jonkin vastaavan ilmaisun suomeksi. Kaikille aukeamille voi ja on suotavaakin piirtää kuvia. Niiden lisäksi on hyödyllistä lisätä pieniä tietoiskuja tai selittävää tekstiä. Oppilaita kehotetaan kirjoittamaan vapaasti omin sanoin tai jopa runomuodossa. Suuria tekstimääriä ei kannata sivuille kirjoittaa.
3) Rakenneyksiköiden tekeminen aloitetaan keskiaukeamalta. Siihen piirretään maapallo merineen ja mantereineen vapaasti mukaillen. Virallista karttaa ei kannata tehdä. Koska maapallo on meille läheinen ja tuttu, väritetään meret sinisiksi ja maat vihreiksi tai ruskeiksi. Kuvassa on erään oppilaan rakennevihkon keskiaukeama (kuva IH, Finland).
Aukeaman ylälaitaan kirjoitetaan rakenneyksikön nimi. Oppilaista on hauskaa nähdä nimi monella kielellä, lähtien latinan Tellus-nimestä vastaaviin englannin, ruotsin, ranskan ja saksan kielellä esitettyihin nimiin, joskus jopa venäjäksi tai muulla koulussa harvemmin opetetulla kielellä. Toiseen yläkulmaan merkitään yksikön koko metreinä kymmenen potenssin muodossa.
4) Maapallosta makromaailmaan edettäessä (siis kaukoputken suuntaan, valittu vasemmalle) seuraaville aukeamille tulevat järjestyksessä aurinkokunta, Linnunrata, paikallinen galaksijoukko, galaksiryhmä ja jättiläisjoukko.
Aurinkokunta voidaan piirtää aukeaman suuruisena kuvana ilman mittakaavaa. Todellista tilannetta esittävä aurinkokuntakaavio rakennetaan toisessa työpajassa (ARCII Aurinkokunta). Auringosta piirretään vain pieni reunapala. Sitten piirretään planeetat järjestyksessä siten, että maankaltaisten ja jättiläisplaneettojen välinen kokoero hieman korostuu. Kuvaan lisätään asteroidivyöhyke Marsin ja Jupiterin väliin. Entinen kaukaisin planeetta Pluto, nykyisin kääpiöplaneettoihin luokiteltu, ja sen kuu Kharon merkitään omalle paikalleen Auringon vastakkaiselle puolelle aukeamaa. Kuvaan voi lisätä myös komeettoja. Lopuksi keskustellaan oppilaiden kanssa osien todellisista liikkeistä ja mittasuhteista.
Linnunrata kuvataan sekä päältäpäin että sivulta. Kuvaan merkitään mittasuhteista halkaisija 100 000 valovuotta sekä keskuspullistuman paksuus 10 000 valovuotta. Galaksin keskustan ympärille myötäpäivään kaartuen hahmotellaan reunoja kohti ohenevat kierteishaarat. Tason molemmille puolille sivukuvaan voi kuvata pallomaisia tähtijoukkoja.
Paikallinen galaksijoukko esitetään muutaman Linnunradan kaltaisen galaksin ryhmittymänä. Kuvaan voi merkitä tunnetuimmat galaksit nimeltä, kuten Linnunrata, Andromeda ja Virgo. Oppilaiden kanssa keskustellaan erilaisista galaksimuodoista tai palautetaan mieleen jo opittuja asioita niistä.
Galaksiryhmää piirrettäessä korostetaan sen muodostuvan galaksijoukkojen kaltaisista osista, eli ryhmä rakentuu galaksijoukoista. Tällöin yksittäinen kierteisgalaksi piirretään juuri ja juuri kierremuodon havaittavassa koossa. Joukkojen väliin jätetään tyhjää. Tunnetun ryhmän jäsenen, Paikallisen galaksijoukon, nimi merkitään kuvaan selvästi.
Jättiläisjoukon piirtäminen luokassa kuulostaa helposti joukkonaputtelulta. Oppilaista on hauskaa käyttää kynää voimakkaammin kuin on tarpeellista lukuisten pistejoukkojen piirtämiseksi. Jättiläisjoukko muodostuu galaksiryhmistä. Etäisyys on jo niin suuri, että yksittäisen galaksin piirtäminen ei ole mahdollista. Kynän jättämä jälki on siihen liian suuri eikä viivoja voi esiintyä ollenkaan. Galaksiryhmien väliin jätetään jälleen tyhjää rakenteen hahmottamiseksi.
Makromaailma on nyt valmis. Keskustellaan oppilaiden kanssa sen rakenteesta, osien ketjusta sekä ihmisen paikasta ketjun osana.
5) Keskiaukeamalta oikealle mikroskoopin suuntaan rakennetaan mikromaailmaa. Tähän ketjun osaan valittavista rakenneyksiköistä voi löytyä monenlaisia mielipiteitä, kuten kysymys siitä, onko ihminen järkevä rakenneyksikkö vai ei. Elävän luonnon edustajina on tähän malliin otettu mukaan ihminen ja solu omiksi rakenneyksiköikseen, jotta ihmisen paikkaa maailmankaikkeuden rakenneketjun osana olisi helpompi pohtia. Tämä valinta tehtiin myös sen vuoksi, että opetus voitaisiin integroida useampien oppiaineiden kanssa. Maapallosta mikromaailmaan edettäessä aukeamille tulevat järjestyksessä ihminen, solu, molekyyli, atomi ja atomiydin. Syventävänä aiheena voi keskustella kvarkeista tai esitellä laajemmin alkeishiukkasia.
Ihmistä esittävää aukeamaa oppilaat työstävät mielellään. On hauskaa piirtää mies- ja naispuolinen ihminen, esitellä heidän ominaisuuksiaan tai kirjoittaa heistä vaikka kaunis runo. Etenkin ihmisen latinankielinen nimi Homo sapiens herättää sekä hilpeyttä että runsasta keskustelua. Oppilaille kannattaa selvittää tämän substantiivin ja pienellä kirjoitetun vastaavan etuliitteen merkitysero. Oppilaita varmasti hämmästyttää, että ihmisen koko vastaa metriä kertaluokkaa kymmenen potenssiin nolla.
Solujen piirtäminen edellyttää biologian tietoja, joten tässä ainakin integraatio oppiaineiden välillä on välttämätön. Silti ei kannata mennä kovin tarkkoihin piirroksiin, pari kolme kuvaa riittää. Nimeltä voi mainita useampia solutyyppejä.
Molekyyleistä voi piirtää muutamia tavallisimpia malleja. Vesimolekyyli on helposti mieleenpainuva ja ehkä entuudestaan tuttu oppilaille. Tavallisten kaksiatomisten kaasumolekyylien lisäksi kannattaa piirtää ainakin yksi hieman monimutkaisempi molekyyli, esimerkiksi etikkahappo tai etanoli. Keskusteluissa voi tuoda esille, että dna-kierre on eräänlainen jättiläismolekyyli.
Atomit esitetään erikokoisina palloina, jotta kevyen ja raskaan atomin ero alkaisi mielessä hahmottua. Samalla voidaan kertoa atomien esiintymisestä luonnossa, osallisuudesta siinä tapahtuvaan kiertokulkuun sekä niiden aiheuttamista mahdollisista haitoista.
Atomiydin kannattaa ottaa omaksi rakenneyksiköksi. Sen koko eroaa merkitsevästi atomin koosta. Atomiydintä koskevat käsitteet fissio ja fuusio liittyvät moniin ihmiskuntaa ja maailmankaikkeutta koskettaviin tapahtumiin. Näistä asioista kannattaa keskustella oppilaiden kanssa rauhallisesti ilman tarpeettomia uhkakuvia.
Mikromaailmaan voi sukeltaa vielä syvemmälle, jos aika ja oppilaiden kehitystaso sen sallivat. Alkeishiukkasten maailma on kiehtovan kirjava kokoelma oudosti käyttäytyviä hiukkasia, jotka ovat modernin fysiikan tutkimuksen haastava kohde.
6) * Edellä kuvattu rakennevihkon valmistusohje suosii etenkin nuorempia oppilaita, jotka tarvitsevat opettajan ohjausta aukeamien sisällön ja järjestyksen suhteen. Pitemmälle ehtineet oppilaat voivat rakentaa vihkoa omatoimisemmin käyttäen hyväkseen kaaos-sivujen kuvamateriaalia. Näille kolmelle sivulle on kuvattu kaikki vihkon aukeamilla tarvittavat osat täysin sekalaisessa järjestyksessä eli kaaoksena. Sama osa voi löytyä useammalta sivulta, poikkeuksena yksi ainoa tunnettua elämää sisältävä maapallo. Saman aukeaman erilaisia osia saattaa löytyä kaikilta sivuilta. Osien koko löytyy valmiista taulukosta kirjallisuudessa käytetyssä muodossa, joten oppilaat joutuvat muuntamaan sen metreiksi kymmenen potenssimuotoon.
Oppilaan tehtävä on siis järjestää kaaos vihkon sivuille edellä kuvatulla tavalla rakenneyksiköittäin järjestykseen suurimmasta pienimpään tai päinvastoin. Tällä menetelmällä oppilaalle tarjotaan osat valmiina kuvina, ja hänen on itse sijoitettava kuvat oikeaan kohtaan maailmanketjussa. Opettaja tekee valinnan, kumpaa menetelmää oppilaat käyttävät tässä työssä.
Menetelmät: Opettajajohtoinen rakentelu, oppilaat kuitenkin pääosin sisällöntuottajina. Tai itsenäinen rakentelu valmiiden materiaalien avulla, opettaja toimii taustalla ohjaajana. Yksikkömuunnokset.
Materiaalit: Tavallisia askarteluvälineitä, paperia, värejä, kyniä, laskin.
Pohdittavaa: Millä tavalla ja missä laajuudessa pitää ketjun rakenneosia selvittää oppilaille, jos valitsee kaaos-sivujen avulla tehtävän vihkon? Maapallo keskiaukeamalla on kuitenkin ehdoton lähtökohta molemmille toteutustavoille. Millaista tietoa sivuille kannattaa kirjata? Missä menee vapaan sisällön raja? Taidetta vai tiedettä?
Tulosten tarkastelua: Kun kaikki aukeamat ovat valmiita, annetaan oppilaille aikaa vielä tehdä sivuille viimeistelyjä. Tarkastetaan pikaselauksella jokaisen vihkosta, että ketjun järjestys on oikein. Virheelliset aukeamat on korjattava väärinkäsitysten välttämiseksi.
Vinkkejä: Opettajan kannalta enemmän työtä vaatii piirtelymenetelmä, mutta se toisaalta takaa varman ja oikeaoppisen etenemisen ketjun rakentelussa. Vaikeasti korjattavia virheitä on helpompi välttää. Kaaos-sivut ja rakenneosien koot taulukkona löytyvät internetistä EAAE:n sivuilta kohdasta Työpajat/2005. Seuraavassa kuvassa on italialaisen koulun oppilaiden tekemä jättiläiskokoinen pahvinen macro-micro-vihko (kuva IH, Finland). Mielikuvituksella ei ole rajoja!
Asiasanoja: Rakentumisperiaate, galaksijärjestelmä, ydinfysiikka, alkeishiukkanen
Previous page: Maailmankaikkeuden rakentumisperiaate
Seuraava sivu: Havainnointi