Sissejuhatus füüsika ainekavasse | Oppekava infoportaal

Jaak Jõgi, Eesti Maaülikool, 2010

Riiklike õppekavade arendus on pikaajaline protsess, Eesti õppekavaarendus füüsika valdkonnas sai alguse nendest pöördelistest protsessidest, milles ka Eesti taasiseseisvus. Tol ajal juhtis vastavat tööd V. Rutas, selle lõpetas H. Voolaid. Selle väga mahuka töö lõpp-produktiks olid 1996. aastal seadustatud füüsika ainekavad.

Valminud ainekavad olid koostatud väga paljude inimeste pikaajalise töö tulemusena ja seda tulemust kasutab Eesti kool senini. 2002. aastal tehti nendele „pisiremont“, milles õpilaste koormust püüti pisut vähendada.

2003. aastal taasalustas riik ainekavade uuendamist, sest probleemid (ennekõike õpilaste väljalangemine õppetööst) ainekavade rakendamisel muutusid ühiskondlikult vastuvõetamatuks. Riiklike õppekavade uuendamiseks loodi Tartu Ülikooli juurde õppekavade arenduskeskus, mis pidi kogu seda arendusprotsessi koordineerima. Töö ei laabunud siiski soovitud kiirusega ning mitmesuguste poliitiliste muutuste tulemusena anti tööde koordineerimine Riiklikule Eksami- ja Kvalifikatsioonikeskusele. Füüsika ainekavade koostamine anti seejärel töörühmale, mida juhtis E. Pärtel (vastutas põhikooli ainekava koostamise eest) ja millesse kuulusid veel K.-L. Trahv (vastutas gümnaasiumi põhiainekava koostamise eest) ja J. Jõgi (vastutas gümnaasiumi laiendatud ainekava koostamise eest). Komisjon kaasas oma töösse hulga eksperte ja tegevõpetajate osalusel toimusid 2005. aastal seminarid Lähtel ja Tartus. Suure töö tulemusena valmisid 2006. aastal füüsika ainekavad, mis püüdsid lahendada teadvustatud probleeme. Kahjuks ei suhtunud siis kõik töörühmad oma töösse vastutustundlikult ning 2006. aasta ainekavad jäid seadusliku kinnituseta.

Poliitiliste muutuste järel taasalustati 2007. aastal riiklike õppekavade uuendamist ekspertide tasemel, 2008. aasta sügisel taasalustati tööd ka uute ainekavade koostamiseks töörühmade tasemel. Tööülesandeks seati põhikooli tasandil optimeerida õpilaste töökoormust (oli tekkinud vajadus vähendada õpilaste õpikoormust), suunata õpetajaid aktiivsete õppemeetodite kasutamisele ja tagada tihedam lõimimine nii loodusvaldkonnasiseselt kui ka õppekava üldosaga. Lõimimisel üldosaga peeti silmas õppekava alusväärtusi, üld- ja valdkonnapädevusi, läbivaid teemasid ning teisi üldosa nõudeid ja põhimõtteid.

2008. aasta sügisel kokkupandud töörühm (töörühma juht Jaak Jõgi, liikmed Enn Ööpik, Riina Murulaid (Leet) ja Kristel Hankov) tegeles põhikooli füüsika ainekava uuendamisega.

Põhikooli füüsika ainekava uuendamisel oli töörühmal võimalik lähtuda nii senikehtivast, 2002. aasta ainekavast kui ka 2006. aasta ainekava versioonist. Kuigi 2006. aasta versioon jäi kinnitamata, tehti selle arendamisel suur töö: toimusid mitmed seminarid ning ajurünnakud. Selline arendustöö andis hea tulemuse ning uue ainekava aluseks valisime 2006. aasta ainekavaversiooni. 2006. aasta ainekava panid kokku paljud füüsikud, kuid seda realiseerivad mitme loodusaine õpetajad. Sellise erinevuse arvestamine ning töörühmale seatud uued ülesanded tingisid vajaduse 2006. aasta ainekavaversiooni muuta.

Uues ainekavas on lisaks õppekava üldosas sätestatud üldistele õppe- ja kasvatuseesmärkidele toodud välja ka füüsikatundide spetsiifilised õppe- ja kasvatuseesmärgid:

Põhikooli füüsikaõpetusega taotletakse, et õpilane:

tunneb huvi füüsika ja teiste loodusteaduste vastu ning saab aru nende tähtsusest igapäevaelus ja ühiskonna arengus;
on omandanud argielus toimimiseks ja elukestvaks õppimiseks vajalikke füüsikateadmisi ning protsessioskusi;
oskab probleeme lahendades rakendada loodusteaduslikku meetodit;
on omandanud ülevaate füüsika keelest ja oskab seda lihtsamatel juhtudel kasutada;
arendab loodusteadusliku teksti lugemise ja mõistmise oskust, õpib teatmeteostest ning internetist leidma füüsikaalast teavet;
väärtustab ühiskonna jätkusuutlikku arengut ning suhtub vastutustundlikult loodusesse ja ühiskonda;
on omandanud ülevaate füüsika seosest tehnika ja tehnoloogiaga ning vastavatest elukutsetest;
arendab loodusteaduste- ja tehnoloogiaalast kirjaoskust, loovust ja süsteemset mõtlemist ning on motiveeritud elukestvaks õppeks.

Füüsika ainekavas on esitatud ka õppeaine lühikirjeldus, mis on toodud järgnevalt:
“Füüsika kuulub loodusainete valdkonda ning sellel on oluline koht õpilaste loodusteaduste- ja tehnoloogiaalase kirjaoskuse kujunemises. Füüsika tegeleb loodusnähtuste seletamise ja vastavate mudelite loomisega ning on tihedalt seotud matemaatikaga. Füüsika paneb aluse tehnika ja tehnoloogia mõistmisele ning aitab väärtustada tehnilisi elukutseid.
Füüsikaõpetuses lähtutakse loodusainete (füüsika, keemia, bioloogia, geograafia) lõimimisel kahest suunast. Vertikaalselt lõimuvad need õppeained ühiste teemade kaudu, nagu areng (evolutsioon), vastastikmõju, liikumine (muutumine ja muundumine), süsteem ja struktuur; energia, tehnoloogia, keskkond (ühiskond). Vertikaalset lõimimist toetab valdkonna spetsiifikat arvestades õppeainete horisontaalne lõimumine.
Põhikooli füüsikakursus käsitleb üksnes väikest osa füüsikalistest nähtustest ja loob aluse, millel hiljem tekib tervikpilt füüsikast kui loodusteadusest. Füüsikaõppes seostatakse õpitavat argipäevaeluga, matemaatiliste oskustega, tehnika ja tehnoloogiaga ning teiste loodusainetega.
Nähtustega tutvumisel eelistatakse katset, probleemide lahendamisel aga loodusteaduslikku meetodit. Õppeprotsessis kujunevad õpilasel õpioskused, mida vajatakse edukaks (füüsika)õppeks. Lahendades arvutus-, graafilisi ning probleemülesandeid ja hinnates saadud tulemuste reaalsust, luuakse alus kriitilisele mõtlemisele.
Füüsikat õppides saab õpilane esialgse ettekujutuse füüsika keelest ja õpib seda kasutama.
Õpilaste väärtushinnangud kujunevad probleemide lahendusi teaduse üldise kultuuriloolise kontekstiga seostades. Seejuures käsitletakse füüsikute osa teadusloos ning füüsika ja selle rakenduste tähendust inimkonna arengus.
Õpitav materjal esitatakse võimalikult probleemipõhiselt ning õpilase igapäevaeluga seostatult. Õppes lähtutakse õpilaste individuaalsetest iseärasustest ja võimete mitmekülgsest arendamisest, suurt tähelepanu pööratakse õpilaste õpimotivatsiooni kujundamisele. Selle saavutamiseks kasutatakse erinevaid aktiivõppevorme: probleem- ja uurimuslikku õpet, projektõpet, arutelu, ajurünnakuid, rollimänge, õuesõpet, õppekäike jne. Õppetööd planeerides võib õpetaja muuta käsitletavate teemade järjekorda, seejuures tuleb jälgida, et muudetud teemade järjestus jälgiks õpilaste arengulisi iseärasusi ning õpetamine toimuks abstraktsuse kasvamise printsiibi kohaselt. Teemade järjekorra muutmisel tuleb tagada motivatsioon füüsika õppimiseks ja seeläbi loodetav parem õpitulemuste saavutamine. Kõigis õppeetappides kasutatakse tehnoloogilisi vahendeid ja IKT võimalusi.
Uurimusliku õppega omandavad õpilased probleemide seadmise, hüpoteeside sõnastamise, töö planeerimise, vaatluste tegemise, mõõtmise, tulemuste töötlemise, tõlgendamise ja esitamise oskused. Tähtsal kohal on uurimistulemuste suuline ja kirjalik esitamine, kaasates verbaalseid ning visuaalseid esitusvorme. Olulisel kohal on erinevate teabeallikate, sh interneti kasutamise ja neis leiduva teabe kriitilise hindamise oskus.”

Ülevaade olulisematest muutustest põhikooli füüsika ainekavas.

Põhikooli füüsikakursuse ainetundide arv on uues, 2010. aastal koostatud ainekavas samasugune kui 1996. ja 2002. aasta ainekavas.

Tunnijaotusplaanist edasi minnes on tehtud senikehtiva, 2002. aasta ainekavaga võrreldes suuri muudatusi. Neid on nii õppe- ja kasvatuseesmärkide osas kui ka ainekirjelduses, kuid suurimad muudatused puudutavad õppesisu ja õpitulemuste sõnastamist. Nende muutuste formuleerimisel oli aluseks 2006. aasta ainekava versioon, loomulikult on töörühm sellesse viinud vajalikke täpsustusi.

Uue põhikooli füüsika ainekava mahtu vähendati võrreldes kehtiva, 2002. aasta ainekavaga 9. klassi teemade „Aatomiõpetus“ ning „Päikesesüsteem, tähed ja universum“ väljajätmisega. Väljajäetud teemade juures olulisimad ja põhikoolilõpetajale vajalikuks peetavad teadmised on viidud teiste teemade alla: optikateemade juures vaadeldakse tähte kui valgusallikat ning varjutusi ja kuu faaside teket; mehaanikateemadega koos kirjeldatakse Päikesesüsteemi, soojusfüüsika teemade ringis vaadeldakse energiamuundumiste juures ka tuumaenergiaga seotud probleeme.

Hoolimata teemade vähendamisest on uue põhikooli füüsika ainekava mahtu on võrreldes kehtiva ainekavaga siiski suhteliselt raske võrrelda, sest senises ainekavas on nii õppesisu kui ka õpitulemused esitatud väga lakooniliselt. Õppeaine tegelik maht on olenenud seega peamiselt õpikust ja õpetajast. Uues põhikooli ainekavas on õppesisu ja õpitulemused varasemaga võrreldes märksa rohkem lahti kirjutatud. Põhjalikum lahtikirjutamine võimaldab selgemalt välja tuua teemade rõhuasetusi ning vältida senikehtiva ainekava ebamäärasust, mis andis õpiprotsessis osalejatele suure vabaduse teemade käsitluse sügavuse ja konkreetse sisu üle otsustamisel.

Uues ainekavas on õpitulemustes palju selgemalt välja toodud seosed igapäevaeluga, eluslooduse ning keskkonnaprobleemidega.
Unustada ei tohi sedagi, et iga teema õpetamisel tuleb lähtuda ka üldistest õppe-kasvatustöö eesmärkidest, kooliastme üldistest õpitulemustest ning õppeaine kirjelduses esitatud põhimõtetest, käsitledes kogu ainekava tervikuna.

Õppe- ja kasvatustegevuse suurim muudatus on aktiivsete õppemeetodite kasutamine: uurimuslike oskuste arendamine praktiliste tööde kaudu ning orienteeritus igapäevaeluliste probleemide lahendamisele. Nende meetodite kasutuselevõtt peaks parandama õpilaste toimetulekut loodus- ja sotsiaalkeskkonnas.

Erinevalt varasematest ainekavadest ongi uues põhikooli ainekavas välja toodud praktilised tööd
ning IKT rakendused. Nende muudatuste rakendumine eeldab, et on olemas vastavad tingimused sobiliku füüsilise õpikeskkonna näol, aga samuti tuleb uurimusliku meetodi rakendamisel tagada õpilaste ohutus (st praktiliste tööde tegemisel peab saama jagada suuremad klassid kaheks rühmaks).
Tähtis on pöörata tähelepanu ka arvutusülesannete rollile füüsikaõpetuses. Õppeaine kirjelduses on rõhutatud, et füüsika arvutusülesannete lahendamine süvendab õpilaste arusaama igapäevaeluga seotud probleemidest ning arendab kriitilise mõtlemise ja matemaatika rakendamise oskust. Seega tuleb arvutusülesandeid käsitada kui õppeprotsessi lahutamatut osa, mitte muudest teemadest eraldiseisvat, etteantud algoritmide järgi arvutamisoskuse treenimist. Ülesannete lahendamisel tuleb soovitada ka valemilehtede kasutamist – olulisemaks tuleb pidada õpilaste oskust seoseid kasutada, mitte neid lihtsalt pähe õppida. Tähtsaks muutuseks tuleb pidada sedagi, et põhikoolis lahendatavad füüsikaülesanded peavad olema seotud õpilase igapäevaeluga. See muutus eeldab lahendatavate ülesannete koostamisel loomingulisust.

Uues ainekavas välja toodud õppetegevust, füüsilist õpikeskkonda ja hindamist käsitlevad osad on koostatud kogu loodusainete valdkonda ühtlustavalt. Esitatud on põhimõtted, mida saab rakendada kõigis loodusainetes.

Muutuste osa kokku võttes tuleb rõhutada, et ainekava tuleb vaadelda tervikuna, kooskõlas kogu loodusainete valdkonna ning füüsika ainekava üldosas (õppe- ja kasvatuseesmärgid, õppeaine kirjeldus jt) välja toodud üldiste põhimõtetega.

Mida on füüsikas tehtud õpikoormuse vähendamiseks?

Füüsika ainekava koostamisel on vähendatud õpikoormust järgmiselt:
vähendatud on käsitletavate teemade arvu;
õppesisu ja õpitulemused on detailsemalt lahti kirjutatud, välja on toodud põhimõisted ja seeläbi välditakse ainekava tõlgendusi ning mahu kasvatamist õppeprotsessis osalejate poolt.
Mida on füüsikas tehtud aktiivsete õppemeetodite sissetoomiseks?
Lähtudes rahvusvahelistest arengusuundadest loodusainete õpetamisel, on uues ainekavas rohkem tähelepanu pööratud probleemide lahendamisele suunatud protsessidele ning eraldi on välja toodud neid protsesse käsitleda aitavad praktilised tööd ja IKT rakendamise võimalused. Praktilised tööd ning IKT rakendamise ülesanded on suunatud just õpilaste aktiviseerimisele ja sellele, et õpetajakeskne lähenemine asenduks õpilasekesksega. Ainekavale lisatud õppeprotsessi kirjelduses on jagatud metoodilisi soovitusi teemade käsitlemiseks ning praktiliste tööde ja IKT rakendamiseks. Loomulikult on tegemist soovitustega, mille rakendamiseks ehk õpikeskkonna nüüdisajastamiseks on vaja toetavaid meetmeid.
Õpikeskkonna nüüdisajastamisel on loomulikult suur osa kooli omanikul, kuid vaja on ka aktiivset riiklikku protsesside juhtimist. IKT rakendamine põhikoolis eeldab kindlasti emakeelse rakendustarkvara tekkimist ja selles protsessis on tähtis omavalitsusteväline (nt Tiigrihüppe Sihtasutus, erafirmad) panus.

Kuidas füüsikas ainekava toetab õppekava alusväärtusi ning vaimse ja sotsiaalse õpikeskkonna põhimõtteid?

Õppekava alusväärtustele vastavalt on põhikooli füüsika ainekavas kirjeldatud väärtuskasvatusele suunatud õpitulemused, erilise tähelepanu all on looduskeskkonna jätkusuutlikkuse tagamisega seonduvad teemad.
Kuidas füüsikas ainekava aitab kaasa õppekava üldpädevuste elluviimisele?
Üldpädevused

Väärtuspädevus. Väärtustatakse teadmiste ja oskuste omandamist õpiprotsessi kaudu, rakendades seejuures uurimuslikku lähenemist ja probleemide lahendamist.
Sotsiaalne pädevus. Õpitakse erinevates situatsioonides: praktilistes töödes, projektides, rühmatöödes ja rollimängudes omavahel koostööd tegema, üksteisega arvestama ning kaasõpilaste arvamust kuulama. Keskkonnakaitse ja inimese tervisega seonduvate teemade käsitlemisel on võimalik rakendada rühmatöid või väitlusi, võttes probleemide lahendamisel arvesse lisaks teaduslikele ka seadusandlikke, majanduslikke ning eetilis-moraalseid aspekte.
Õpipädevus. Kui üldine õpipädevus on kujundatud juba 1.–7. klassis, siis 8.–9. klassi füüsikas viiakse rõhuasetus enesejuhitud õpioskuste kujundamisele, seda nii probleemide lahendamisel kui ka uurimusliku õppe rakendamisel reaalsetes ja arvutipõhistes õpikeskkondades. Seejuures arendatakse õpilaste oskusi uute teadmiste omandamiseks ja hüpoteeside kontrollimiseks, probleemide lahendamiseks vajalike tegevuste planeerimiseks, läbiviimiseks ja kokkuvõtete tegemiseks. Mitmesuguste ülesannete lahendamisel õpitakse ka õppimiseks vajalikku taustinfot leidma ning kriitiliselt hindama. 9. klassi lõpetajad peaksid suutma iseseisvalt õppida ning oma teadmisi ja oskusi hinnata, et seeläbi edasisi õpinguid planeerida.
Suhtluspädevus. Õpitakse korrektselt kasutama füüsikalisi termineid ja teaduskeelele omast stiili. Uurimuslike ülesannete ja probleemide lahendamise tulemuste kirjalikul ja suulisel esitamisel hinnatakse keele kasutamise korrektsust nii õpetaja kui ka kaasõpilaste poolt.
Matemaatikapädevus. Matemaatikapädevust kujundatakse esiteks uurimusliku õppe abil, kus on tähtis koht andmete analüüsil ja tõlgendamisel, aga ka tulemuste esitamisel tabelite ja joonistena ning eri vormides esitatud info ülekandmisel ühest vormist teise. Teiseks arendatakse matemaatilise info analüüsi ja esitamise oskust kõigi füüsikas käsitletavate teemade juures. Kolmandaks kinnistuvad matemaatilised oskused – tehted kümne astmetega, protsentarvutused, seoste rakendused füüsikaülesannete lahendamisel.
Ettevõtlikkuspädevus. Ettevõtlikkuspädevust kujundatakse probleemide sõnastamise ja nende lahendamiseks sobilike strateegiate väljatöötamisega. Seejuures tutvutakse ka mitmesuguste elukutsete ja tehnoloogiliste rakendustega, mis eeldavad füüsikaalaseid teadmisi ja oskusi. Uurimuslik õpe on iseenesest suunatud sellele, et õpilased õpiksid probleemide esinemise korral püstitama eesmärke nende lahendamiseks, leidma iseseisvalt lahendusi ning reageerima paindlikult ideede teostamisel ilmnenud piirangutele ja võimalustele.

Kuidas füüsikas ainekava on seotud läbivate teemade õpitulemuste saavutamisega?

Läbivad teemad

Elukestev õpe ja karjääri planeerimine. Senisest enam on füüsika ainekavas pööratud tähelepanu enesejuhitud õpioskuste kujundamisele. Selleks on planeeritud paljude uurimuslike tööde läbiviimine, aga ka arvutipõhiste õpikeskkondade rakendamine ning töö veebimaterjalide ja teiste teabeallikatega. Aktiivõppevormide eesmärk ei ole ainult uute teadmiste omandamine, vaid ka elukestvaks õppimiseks vajalike oskuste harjutamine. Erinevate teemadega seonduvalt tutvustatakse füüsikaga seonduvaid elukutseid ning edasiõppimise ja karjäärivõimalusi.
Keskkond ja jätkusuutlik areng. Eelkõige käsitletakse seda läbivat teemat 8. ja 9. klassis energiateemaga seonduvalt.
Kodanikualgatus ja ettevõtlikkus. Kodanikualgatust ja ettevõtlikkust arendatakse koos ettevõtlikkuspädevuse arendamisega mitmesuguste probleemide määratlemisel, lahendusstrateegiate leidmisel ja lahendamisel.
Kultuuriline identiteet. Füüsikas pööratakse tähelepanu sellele, kuidas avastused ja leiutised mõjutavad kultuuriloolist arengut, ning käsitletakse füüsikute osa teadusloos.
Teabekeskkond. See läbiv teema leiab käsitlemist eelkõige probleemide lahendamise ja uurimuslike töödega seonduvalt, kus tuleb koguda, kriitiliselt analüüsida ja kasutada erinevaid infoallikaid ning teatud töödes kõrvutada olemasolevat infot enda läbiviidud uuringutest saadud tulemustega.
Tehnoloogia ja innovatsioon. Tehnoloogia ja innovatsioon tutvustab füüsika õppimisel looduse ja tehnoloogia omavahelisi seoseid ning laseb kasutada õppetöös tehnoloogilisi vahendeid. Nii on füüsika ainekavas esitatud palju võimalusi IKT kasutamiseks, sh uurimuslike tööde tegemiseks. Eraldi tähelepanu on pööratud mobiilsete mõõtevahendite kasutuselevõtule (Vernier’i seadmed), mis on nimetatud õpikeskkonna kirjelduses kui ühed vajalikud õppevahendid.
Tervis ja ohutus. Seda läbivat teemat käsitletakse kõikide teemade juures füüsika spetsiifikaga seonduvalt.

Missugused on peamised ainevaldkondlikust lõimingust tulenevad muutused füüsika ainekavas?

Valdkonnapädevused
Füüsikal on oluline koht loodusteadusliku pädevuse kujundamisel. Selleks arendatakse loodusteaduste- ja tehnoloogiaalast kirjaoskust füüsika kontekstis:

õpitakse mõistma ja selgitama loodus-, tehis- ja sotsiaalses keskkonnas eksisteerivaid objekte ja nähtuseid;
õpitakse probleemide lahendamisel kasutama loodusteaduslikku meetodit ja uurimuslikku lähenemist sõltuvalt probleemi tüübist;
õpitakse võtma vastu pädevaid keskkonnaalaseid otsuseid ja prognoosima nende mõju, arvestades erinevaid aspekte;
kujundatakse huvi loodusteaduste kui maailmakäsitluse aluse ja areneva kultuurinähtuse vastu;
väärtustakse vastutustundlikku ja säästvat eluviisi.

Õpiprotsessi kirjeldavas tabelis on esitatud ainevaldkonnasisesed lõimingukohad. Õpitulemustes on märksa selgemalt välja toodud seosed igapäevaeluga, eluslooduse ning keskkonnaprobleemidega. Lõimingu õnnestumiseks on vaja aineõpetajate tihedat koostööd ja selle aluseks olevat ühtset uurimuslikku meetodit. Võimaluse korral võiks viia osa tunde õppeklassist välja (õue, teise ainekabinetti, õppekäikudele).

Artikkel avaldatud esmakordselt õppekava veebis põhikooli loodusainete valdkonnaraamatus 2010, ISBN: 978-9949-9110-2-8