Ylioppilaskokeen muokkaaminen Abitin Bertta-editorilla

Abittiin lokakuussa lisätty Bertta-editori on kehittynyt koodinörttien versiosta helppokäyttöiseksi työkaluksi joko valmiiden kokeiden muokkaamiseen tai omien kokeiden laatimiseen. Aloitin editoriin tutustumisen muokkaamalla syksyn 2021 fysiikan ylioppilaskoetta, jonka latasin examina-palvelusta.

Examina-palvelusta ladattu ja Abittiin tuotu ylioppilaskoe näkyy koelistassa Bertta-editoriin viittaavalla tunnuksella. Bertta-editorilla voi muokata keväästä 2020 alkaen olleita ylioppilaskokeita.

Kun Abitissa valitsee Bertta-tunnuksella merkityn kokeen muokkaamisen, avautuu näkymä, jossa vasemmalla puolella on muokattava koe ja oikealla näkyy kokeen esikatselu. Kokeen muokkaaminen tehdään editorivälilehdellä, joka näkyy ensimmäisenä. 

Koetta voi muokata toisessa välilehdessä koodilla.

Liitteitä tuodaan ja poistetaan kolmannella välilehdellä, jossa on paperiliittimen kuva.

Neljännellä välilehdellä voi valita kokeeseen tehtäviä muista Abitissa olevista kokeista.

Viimeisellä välilehdellä voi muokata kokeen purkukoodin.

Oikealla puolella näkyvässä esikatselussa voi valita tarkasteltavaksi kokeen aineistovälilehden.

Testasin Bertalla ensin koetehtävien poistamista. Tämä on usein tarpeen, kun muokkaa ylioppilaskokeesta lyhyempään koeaikaan sopivaa harjoituskoetta. 

Tehtävä poistetaan viemällä ensin kursori poistettavan tehtävän päälle. Tällöin näkyy valitusta tehtävästä riippuen kokeen osan, tehtävän tai tehtävän osan poistamiseksi rastilla merkitty punainen ympyrä. Kokeen osan tunnistaa poistopainikkeen vasemmalla puolella olevasta asetuspainikkeesta. Kokeen osan asetuksissa voi muokata vastattavien tehtävin lukumäärää tai ottaa CAS-laskimet pois käytöstä.

Kun kokeesta poistaa tehtävän, tehtävään liittyvä aineisto poistuu näkyvistä aineistovälilehdeltä, mutta aineistotiedostot ovat edelleen kokeen liitetiedostoissa.

Poistettuun tehtävään kuuluneet tiedostot poistetaan kuten Abitin perusversiossa, painamalla aineiston kohdalla olevaa harmaata ympyrää, jossa on rasti. Alkuperäisen kokeen tehtävänumeroilla nimettyjen tiedostojen kanssa pitää olla tarkkana, että poistaa oikeat tiedostot.

Tehtävistä voi poistaa myös osia. Periaate on sama kuin koko tehtävän poistamisessa, mutta nyt kursori viedään tehtävän alakohdan päälle.

Tehtävien tekstejä voi muokata, kun vie kursorin muokattavan tehtävän kohdalle. Tekstin lisäksi tehtävänantoon voi kirjoittaa kaavoja Abitin kaavaeditorilla, jonka saa käyttöön yläreunan palkista.

Bertta-editorilla on helppo vaihtaa tehtävien tai niiden alakohtien järjestystä. Kun kursori on tehtävän päällä, tehtävän vasemmassa reunassa näkyy sinisissä ympyröissä nuolet ylös ja alas. Näistä painamalla tehtävän saa siirrettyä yhtä ylemmäksi tai alemmaksi.

FY2-kurssin argumentointiharjoitus

Osallistuin MAOLin Joensuun syyskoulutuspäivillä tutkijatohtori Mikko Kesosen työpajaan "Ihmetys ja argumentointi luonnontieteiden opetuksessa". Työpajassa keskityttiin argumentointia painottavaan luonnontieteiden kouluopetukseen, jonka keskeisenä tavoitteena on tukea oppilaiden perustelutaitojen kehittymistä ja luonnontieteiden oppimista. Työpajan päätteeksi täytetyssä palautelomakkeesssa ilmoitin olevani kiinnostunut kokeilemaan argumentoinnin painottamista yhdessä työpajan pitäjän kanssa. Ajatuksenani oli tällöin ottaa jokin valmis harjoitus ja testata se FY2-kursseilla.

Suunnittelin kolmannen jakson FY2-kurssille argumentointiharjoituksen sisältävän kokonaisuuden ominaislämpökapasiteetista. Käytin argumentointiharjoituksen pohjana Itä-Suomen yliopiston LUMA-keskuksen lämpöopin tehtäväkokonaisuudesta aiheen ominaislämpökapasiteetti tehtävää 1. Muokkasin tehtävästä omalle kurssilleni sopivan argumentointiharjoituksen. Ennen kokeilua keskustelimme Mikon kanssa puhelimitse suunnitelmastani. Halusin kokeilla argumentointia kokeellisen työskentelyn ja laskennallisen tehtävän välissä. Kokemukseni mukaan opiskelijoiden on vaikea perustella laskennallisia tehtäviä, vaikka perustelut osataan ilmiöön liittyvissä selitystehtävissä.

Ominaislämpökapasiteetin käsittely aloitettin ryhmissä tehdyllä työllä aineen lämpeneminen ja jäähtyminen. Töiden tulokset koottiin lomakkeella, jonka yhteenvetoa käytin opetuskeskustelussa. Aikaisemmin oli opittu eristetty systeemi, lämpötilaerojen tasoittuminen ja lämmön siirtyminen kuumemmasta kappaleesta kylmempään. Ominaislämpökapasiteettiin liittyvän työn tuloksista keskusteltaessa muodostettiin matemaattinen malli lämpötilaerojen tasoittuessa siirtyvälle lämmölle. Matemaattisen mallin käyttöä harjoiteltiin kahdella tehtävällä.

Argumentointiharjoitus aloitettiin kyselyllä, jossa opiskelijat valitsivat mitkä tehtävään liittyvät väitteet pitävät paikkansa. Kyselyn yhteenvedosta huomattiin, että vastauksissa oli jonkin verran eroja, mutta enemmistö oli valinnut oikeat vaihtoehdot. Seuraavaksi opiskelijat pohtivat yksin tai parin kanssa mihin faktoihin valinnat perustuivat. Jaoin väittämät ja faktat opiskelijoille dokumentilla. Käytin samaa dokumenttia tehdessämme yhteenvetoa opiskelijoiden pohdinnoista.

Argumentointiharjoituksessa käytetty menetelmä oli minulle uusi enkä etukäteen osannut kovin hyvin ennustaa työskentelyä. Menetelmä ohjasi opiskelijoita pohtimaan tiettyjä faktoja, joten opetuskeskustelussa pysyttiin tarkasteltavassa aiheessa. Vastausvaihtoehto en osaa sanoa antoi tietoa faktoista, joiden merkitystä ei vielä ymmärretty. Keskustellessamme yhdessä opiskelijoiden kanssa väitteistä ja faktoista huomasin, että opiskelijoiden luottamus faktojen käyttöön lisääntyi.

Argumentointiharjoituksen jälkeen siirryimme laskennalliseen tehtävään, joka oli muokattu argumentointiharjoituksessa käytetystä tehtävästä.

Teimme laskennallisen tehtävän ratkaisua ryhmälle jaettuun dokumenttiin yhdessä siten, että toimin kirjurina ja ratkaisua ohjaavien kysymysten esittäjänä. Korostin opiskelijoille digitaalisen ratkaisun helppoa muokattavuutta. Asioita ei tarvitse heti saada lopulliseen järjestykseen, tekstiä voi muokata ja ylimääräisen voi poistaa.

Ensimmäinen kokeiluni argumentointiharjoituksesta antoi varsin lupaavia tuloksia opiskelijoiden perustelutaitojen kehittämiseen. Arvioidessani opiskelijoiden koevastauksia huomasin harjoituksella olleen eniten vaikutusta samoihin faktoihin liittyvässä selitystehtävässä. Hyvin osaavat opiskelijat olivat käyttäneet perusteluja myös muihin aiheisiin liittyvissä ja laskennallisissa tehtävissä.

FY1-kurssien 18-19 työt - mittaamista ja mallintamista

Lukion pakollisella fysiikan kurssilla FY1 Fysiikka luonnontieteenä on opetussuunnitelman perusteiden mukaan vahva kokeellinen painotus. Kurssin tavoitteiden mukaan opiskelija ymmärtää, kuinka luonnontieteellinen tieto rakentuu kokeellisen toiminnan ja siihen kytkeytyvän mallintamisen kautta sekä osaa suunnitella ja toteuttaa yksinkertaisia luonnontieteellisiä kokeita. Kurssin keskeisissä sisällöissä kokeellisuuteen liittyviä aiheita ovat tutkimukset ja mallintaminen fysikaalisen tiedon rakentumisessa, tulosten kerääminen, tulosten esittäminen graafisesti ja tulosten luotettavuuden arviointi.

Kokeelliseen työskentelyyn liittyy paljon menetelmätaitoja, joita peruskoulusta lukioon siirtyneet opiskelijat osaavat kokemusteni mukaan vaihtelevasti. Mittausvälineiden käyttö ja havaintojen tekeminen osataan hyvin. Tulosten esittämisessä graafisesti, tulosten luotettavuuden arvioinnissa ja päätelmien teossa on opittavaa. Olen huomioinut opiskelijoideni lähtötason ottamalla tarvittavia taitoja vähitellen töihin mukaan.

Käytin lukuvuoden 18-19 FY1-kurssien kokeellisissa töissä työselostuspohjia, joiden rakenne oli kaikissa kurssin töissä samanlainen. Töiden edetessä vähensin työselostuspohjassa valmiina olevia kohtia, jolloin opiskelijoiden oma tuottaminen lisääntyi. Opiskelijat liittivät omaan työpäiväkirjaansa jokaisesta työstä työselostuspohjan, joka täydennettiin työpäiväkirjassa työselostukseksi. Google-dokumenttiin tehdyt työpäiväkirjat jaettiin minulle, joten pystyin seuraamaan työskentelyä myös oppituntien ulkopuolella. Jokaisesta työstä ja sen tuloksista keskustelimme yhdessä oppitunneilla. Tarvittaessa opiskelijat uusivat mittauksia, korjasivat tulosten analysoinnissa tekemiään virheitä ja kirjasivat uusia oivalluksia. Valmiista työpäiväkirjoista annoin pisteet, jotka vaikuttivat kurssiarvosanaan.

Työpäiväkirjaan dokumentoidut työt olivat:
TYÖ 1 Pallon putoamisaika
TYÖ 2 Kuminauhan venyminen
TYÖ 3 Ruokaöljyn tiheys
TYÖ 4 Tasaisen liikkeen malli (MAOL syyskoulutuspäivien 2018 posteri)
TYÖ 5 Liikkeen tutkiminen ultraäänianturilla
TYÖ 6 Tasaisesti kiihtyvän liikkeen malli
TYÖ 7 Putoamisliikkeen videoanalyysi

Ensimmäisessä työssä tehtiin pallon putoamisajasta toistokoe. Mittaustulokset kirjattiin taulukkolaskentaohjelmaan LibreOffice Calc. Taulukkolaskentaohjelmalla laskettiin putoamisaikojen keskiarvo ja putoamisaikojen poikkeamat keskiarvosta. Olen tehnyt työhön ohjevideon, jonka avulla eritahtiin työskentelevät opiskelijat pääsivät tulosten käsittelyssä alkuun. Työn tuloksista keskustellessamme havainnollistin mittaussarjaa keskiarvoviivalla.

Toisessa työssä tutkittiin kuminauhan venymistä. Opiskelijat pohtivat ensin ryhmissä miten kuminauha venyy, kun sitä kuormitetaan punnuksilla. Pohdintojen jälkeen työpäiväkirjoihin kirjattiin hypoteesi. Teimme mittaustuloksista graafiset esitykset GeoGebralla. Ohjelmaa voi käyttää osittain samankaltaisesti kuin kynää ja paperia, joten se ei tuo liikaa uutta tietokoneohjelmiin tottumattomille opiskelijoille.

GeoGebran piirtoalueella on valmiina koordinaatisto, jonka akselien jaotuksen säädimme mittaustuloksiin sopivaksi. Seuraavaksi lisäsimme tekstinä suureiden nimet ja yksiköt. Mittauspisteitä sijoitimme koordinaatistoon ensin pistetyökalulla. Opiskelijat huomasivat varsin nopeasti pisteiden koordinaattien näkyvän algebraikkunassa. Loput pisteet lisättiin kirjoittamalla koordinaatit syöttökenttään.

Kuvaajan piirtäminen ilman matemaattista mallia on aiheuttanut FY1-kursseilla aikaisempina vuosina ongelmia. Kokeilin tänä lukuvuonna FY1-kurssien ensimmäisessä kuvaajassa GeoGebran kynätyökalun käyttöä. Saimme hahmoteltua kuvaajan, joka noudatteli mittauspisteitä ja oli hypoteesin mukainen.

GeoGebran kynätyökalulla piirretyt kuvaajat olivat opiskelijoiden mielestä niin rumia, että ryhmissä syntyi motivaatio oppia parempi tapa. Teimme samasta mittauksesta kuvaajan LibreOffice Calcilla, jonka taulukko oli edellisestä työstä tuttu. Koska kuminauhan venymiselle ei haettu matemaattista mallia, käytimme kuvaajan piirtämiseen viivatyyppiä, jossa pisteet yhdistetään pyöristetysti. Malli sovitetaan mittauspisteisiin kuutiosplinillä, josta ykköskurssilaisten ei mielestäni tarvitse tietää, mutta asia kannattaa selittää.

Kolmannessa työssä määritettiin ruokaöljyn tiheys. Tiheys on lukion aloittaville opiskelijoille käsitteenä tuttu, joten työssä voitiin keskittyä matemaattiseen mallintamiseen. Mittauspisteisiin sovitettiin suorat LibreOfficen Calcilla. Ensimmäinen suora sisälsi vakiotermin, jonka merkitystä pohdimme yhdessä. Koska teorian mukaan vakiotermin pitäisi olla nolla, sovitimme mittauspisteisiin origon kautta kulkevan suoran. Pelkästään mittauspisteitä ja suoria katsomalla ei välttämättä selviä kumpi mallinnus on parempi. Mallin valinnassa pitää tuntea teoria ja mittausmenetelmä. Teorian mukaan valittu suora ei tuo näkyviin mahdollista systemaattista virhettä, joten en opeta käyttämään pelkästään teorian mukaista mallia.

Taulukkolaskentaohjelman tapa esittää suoran yhtälö muuttujan x funktiona aiheuttaa jonkin verran hämmennystä ensimmäisellä fysiikan kurssilla. Koska xy-koordinaatisto on matematiikasta tuttu, malli on hyvä nähdä ensin ohjelman oletuksena olevassa muodossa. Fysikaaliseen tilanteeseen liittyvä mallinnus saadaan ykköskurssilaisille ymmärrettävämpään muotoon, kun vaihdetaan x tilavuudeksi ja y = f(x) massaksi. 

Neljännessä työssä mallinnettiin tasaista liikettä. Ennen mittauksia pohdimme yhdessä tasaisen liikkeen mallia, jotta opiskelijoilla vahvistuisi käsitys siitä, että tasaisessa liikkeessä aika ja paikka kasvavat samassa suhteessa. Työn mittaukset tehtiin pulpeteilla, joihin merkittiin ajanottopaikat kymmenen sentin välein asetetuilla värikynillä. Tasainen liike tuotettiin vetämällä pikkuautoa narusta, joka oli teipattu auton pohjaan. Opiskelijat tekivät useita mittaussarjoja saadakseen mielestään riittävän hyvän tasaisen liikkeen. Mittaustuloksista laadittiin työpäiväkirjaan kuvaaja LibreOffice Calcilla. Sekä ohjelma että mallinnus olivat aikaisemmasta työstä tuttuja. 

Viidennessä työssä opittiin uusi mittausmenetelmä, kun liikettä tutkittiin ultraäänianturilla. Opiskelijan piti kävellä ultraäänianturista pois päin mahdollisimman tasaisesti. Mittauksessa ja analysoinnissa käytettiin Logger Pro:ta, jolla on helppo valita tietty kohta mittauksesta mallinnettavaksi. Opiskelijat tunnistivat mittausdataa analysoidessaan oliko liike jollakin aikavälillä tasaista.

Mittausohjelman ja ultraäänianturin tultua tutuiksi siirryimme kuudennessa työssä tasaisesti kiihtyvän liikkeen malliin. Käsittelimme aihetta ensin oppitunnilla yhteisesti ja esittelin työvälineenä käytetyn vaunuradan. Opiskelijat tekivät hypoteesin paikan kuvaajasta vaunun liikkuessa kallistettua rataa alas. Hymyt levisivät opiskelijoiden naamoille, kun luokan valokankaalle ilmestyi oletuksen mukainen kuvaaja. Pohdimme yhdessä, voisko kuvaajan matemaattinen malli olla jokin tuttu. Koska vaunun liike ei ollut tasaista, paikan kuvaaja ei ollut suora. Kysymällä opiskelijoilta mitä muita kuvaajia tunnetaan sain ehdotuksen paraabelistä. Matemattisesta mallistakin muistettiin sen verran, että se tunnistettiin Logger Pro:n sovitefunktioista.

Logger Pro:lla saadaan ultraäänianturilla mitatun paikan lisäksi nopeuden ja kiihtyvyyden arvot. Pohdimme opiskelijoiden kanssa mistä ne voivat tulla. Nopeuden ja kiihtyvyyden käsitteet olivat tuttuja, joten tarkastelemalla kahta peräkkäistä mittauspistettä keksittiin mitä ohjelma voisi tehdä. Kun taulukkodatan tausta oli jotenkin ymmärrettävissä, nopeus mallinnettiin sovittamalla pisteisiin suora.

Opiskelijat tekivät tasaisesti kiihtyvän liikkeen malliin liittyvässä työssä mittauksen kahdella vaunuradan kaltevuudella. Ennen mittaamista tehtiin hypoteesi miten paikan ja nopeuden kuvaajat muuttuvat, kun rata jyrkkenee.

Työpäiväkirjaan raportoiduista töistä viimeinen oli putoamisliikkeen videoanalyysi. Työssä esiintyvä liikkeen malli oli tuttu, mutta käytettävä menetelmä oli uusi. Putoavan pingispallon liike analysoitiin ryhmissä varsin itsenäisesti työselostuspohjaan linkittämäni ohjeen avulla. Osa opiskelijoista kuvasi videon uudestaan huomattuaan videon suunnan Logger Pro:ssa vääräksi. Analysoinnin voi tehdä videon suunnasta välittämättä, mutta ykköskurssilaisten on helpompi hahmottaa tekeminen, kun pallon liikkeen suunta on analysoinnissa alas. 

Videoanalyysistä liitettiin työpäiväkirjaan pallon paikan ja nopeuden kuvaajat, joista tehtiin päätelmät putoavan pallon liikkeestä.

Työpäiväkirjaan dokumentoiduissa töissä ei tarvinnut suunnitella kokeita itse. Teetin opiskelijoille kurssin viimeisellä opetusviikolla arvioitavan kokeellisen työn. Opiskelijat suunnittelivat ja toteuttivat ryhmässä kokeen, josta kaikki laativat oman työraporttinsa. Työraporteista annoin kurssiarvosanaan vaikuttavat pisteet.

Aineistoharjoitus Abitissa

MAOL paikalliskerhomme järjesti koulutusillan fysiikan ja kemian digitaalisista ylioppilaskokeista. Tein fysiikanopettajille koulutukseen Abitti-kokeen aineistoharjoituksen, jonka voi ladata peda.net-sivultani https://peda.net/p/rsalmenoja/dmt6/aineistoharjoitus.

Halusin aineistoharjoitukseen digitaalisen ylioppilaskokeen kaltaisen tavan käyttää aineistoa ilman ylimääräistä säätöä kokeen laadinnassa. Kokeen aineistona käytin kuvia, videota ja mittausdataa.

Abitti-kokeeseen liitettyihin aineistoihin voi laittaa tehtävänannossa linkkejä. Jätin linkittämisen tällä kertaa tekemättä, jotta aineistovälilehteä on pakko käyttää. Tehtävään liittyvän aineiston löytämistä helpotin käyttämällä tiedostojen nimissä tehtävänumeroita.

Kokeeseen liitetyt kuvat ja videot näkyvät automaattisesti aineistovälilehteen upotettuina. Järjestys on tiedostonimien aakkosjärjestys. Muut aineistona olevat tiedostot voi avata tai tallentaa aineistovälilehden tiedostolistasta.

Aineistovälilehden käyttö on helpointa, kun tehtävä- ja aineistovälilehdet asettaa rinnakkain.

Tällä menetelmällä sai mielestäni ihan kelvollisen harjoituksen aineistojen käytöstä.

Digiympäristöjen suunnitelmat FY3- ja FY6-kursseille 17-18

Lukuvuoden viimeisessä jaksossa opetan FY3- ja FY6-kurssit kahdelle ryhmälle. Kursseilla käytetään oppikirjaa, jonka opiskelija voi hankkia valintansa mukaan joko painettuna kirjana tai digikirjana. Oppikirjaan liittyvät digimateriaalit on jaettava painettua oppikirjaa käyttäville opiskelijoille suljetun oppimisympäristön kautta. Helpoiten tämä mielestäni onnistuu kustantajan (Sanoma Pro) oppimisympäristössä, jossa luon jokaiselle ryhmälle oman työtilan.

Työtilaa luodessa voi valita aineistot, jotka näkyvät opiskelijoille. Luon työtilat kursseilleni oletusasetuksilla, jolloin kaikki mahdollinen materiaali on näkyvissä. Opiskelijat saavat käyttöönsä oppikirjaan kuuluvat videot, aineistot ja tehtävien ratkaisut.

En halua kuormittaa opiskelijoitani monen eri digipalvelun käytöllä, mutta en myöskään halua rajoittua yhden palvelun mahdollisuuksiin. Olen ratkaissut tämän ristiriidan lisäämällä oppimisympäristöön kurssiaikataulun, johon linkitän kaikki oppitunneilla käytettävät palvelut. Kurssi näyttää rakentuneen yhden palvelun sisälle, vaikka käytänkin tarpeen mukaan eri palveluita.

Kurssiaikataulu on kurssieni tärkein digiaineisto. Opettajan näkökulmasta aikataulun helppo muokattavuus on keskeinen työvälineen valintakriteeri. Tämän hetken valintani kurssiaikatauluun on Google Drivestä jaettu dokumentti. Ratkaisu ei välttämättä ole kaunein, mutta käytännössä toimivaksi koettu. Opiskelijat voivat tarkastella dokumenttia ilman kirjautumista ja aikataulun löytää helposti lisäämällä sivun selaimen kirjanmerkkeihin.

Opiskelijani käyttävät digitaalisten tuotosten laatimiseen eri ohjelmistoja ja pilvipalveluita. Kannustan opiskelijoitani pitämään itse huolta omista tiedostoistaan. Kurssiympäristöön palautetaan vain tietyt arvioitavat tuotokset. Palautuksia varten luon osion, johon teen tehtäville palautuskansiot. Omaa työtäni helpottaakseni ohjeistan yleensä palauttamaan tiedostot pdf-muodossa.  

Käytän kursseillani anonyymejä kyselyitä, koska kokemukseni mukaan opiskelijat vastaavat tällöin rohkeammin. Kyselyissä käyttööni vakiintui edellisessä jaksossa Microsoft Forms. Oppitunnilla tehtävä kysely voi olla kokeellisen työn tulosten koontia, ennakkokäsitysten kartoitusta, läksynkuulustelua, oman oppimisen pohdintaa jne. Kyselyiden yhteenvetoja käytetään yhteisten keskustelujen pohjana.

Omat kurssimateriaalini jaan tällä hetkellä Google dokumentteina. Saman kurssin kahden ryhmän materiaalit ovat yhteisessä kurssikansiossa. Opiskelijat pääsevät materiaaleihin oman ryhmänsä kurssiaikataulun linkkien kautta. Materiaalit ovat näkyvillä ilman kirjautumista ja opiskelijat voivat halutessaan copy-paste-tekniikalla tehdä omaan käyttönsä muokattavan version.

Digiympäristöjen käyttötapani eivät liene tällä hetkellä mitenkään esimerkillisiä, mutta näillä pärjätään ja se riittää.