Maanantai
Vesivoimala-projektiviikko alkaa! Projektissa on tarkoitus työskennellä ryhmissä, saada näin aikaan avoin oppimisympäristö ja hyödyntää yhteisöllistä oppimista. Avoimet oppimisympäristöt mahdollistavat projektiluontoiset tehtävät. Niissä korostuvat oppilaiden osaamisen jakaminen, keskeneräisten ajatusten esittäminen sekä oppimisprosessin painottaminen. Opettajan olisi hyvä olla tietoinen, minkälaiset tavoitteet tehtävissä painottuvat ja kuinka yhdenmukaiselle tehtävän- ja palautteen annolla voidaan tukea esimerkiksi oppilaiden oppimisorientaation mukaista suuntautumista. Avoimessa oppimisympäristössä oppilaalle annetaan usein suurempi vastuu tavoitteiden asettamisesta ja niihin suuntautumisesta ja oppimistehtävä ei ole selkeästi määritelty vaan voi olla hyvin avoin. (Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.68). Yhteisöllisen oppimisen tilanteissa ei ainoastaan välitetä jo olemmassa olevaa tietoa, vaan luodaan kokonaan uutta tietoa sosiaalisen vuorovaikutuksen kautta (Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.121).
Johdatellaan oppilaat aiheeseen keskustelemalla energiasta. Apuna voi käyttää seuraavia kysymyksiä:
-Mitä on energia?
-Mistä energiaa saadaan?
-Miten vesivoimala tuottaa energiaa ja miten voimala toimii?
-Voisimmeko me itse rakentaa pienoismallin vesivoimalasta ja kokeilla sen toimintaperiaatetta näin käytännössä?
-Mikä olisi järkevin tapa toimia?
Pohdinnan jälkeen oppilaat muodostavat neljä pienryhmää (n. 5 henkilöä). Oppilaat saavat valita ryhmänsä vapaasti, mutta ehtona on, että ryhmässä täytyy olla sekä tyttöjä että poikia. Tämän jälkeen opettaja jakaa jokaiselle pienryhmän jäsenelle värikoodin ja eri ryhmien samat värikoodit muodostavat asiantuntijaryhmän. Näissä ryhmissä jaetaan tietoa, sillä jokaisella pienryhmällä on oma tietty vastuualue. Tässä toiminnassa on kyse oppijoiden yhteisöstä. ”Yhteisön lähtökohtana ovat oppijoiden omat tutkimusongelmat, joita he selvittävät yhdessä. Koska oppijat jakautuvat työskentelyssä työskentelyryhmiin, jonka jokaisella jäsenellä on oma vastuualueensa. Jokainen oppija kuuluu myös oppijaryhmiin, joissa on yksi jäsen jokaisesta tutkijaryhmästä. Asiantuntijoiden tehtävä on selvittää ja jakaa tietoa vastuualueistaan. Keskeinen ajatus on, että jokaisella oppijalla on arvokasta tietoa, jota voidaan hyödyntää yhteisön ongelman ja tehtävän ratkaisemiseksi ja kehittää jokaisen oppijan ajattelun taitoja. Oppijoiden tiedot ja taidot toimintaa rikastavana tekijänä yhteisössä. (Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.50).
Pienryhmien vastuualueet ovat: dynamon toiminta, dynamon rakentaminen, vesivoimalan toiminta ja ympäristönäkökulma. Oppilaiden ajattelun herättämisessä on erityisen tehokkaaksi havaittu nimenomaan toisten samanikäisten erilaisten näkökulmien vertaaminen omiin (Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.36).
Ryhmässä toiminta on hyvä aloittaa miettimällä yhdessä, mitä jo osataan ja mitkä ovat oppimisen tavoitteet. Opettajan pitäisi voida seurata mietintöjä, sillä tehtävään aktivointi voi tuoda oppimisen kannalta hyvien mielleyhtymien lisäksi myös huonoja seikkoja ja opetuksessa saatetaan kiinnittää huomiota vääriin seikkoihin tai sanomaton tulkitaan väärin (Bransford, s. 68). Toiminta kannattaa suunnitella ryhmässä etukäteen suhteellisen tarkasti, jotta rajallinen aika saadaan riittämään. Opettaja on suunnitelmissa tietenkin apuna, ja yhdessä mietitään, mitä materiaaleja tarvitaan, miten jaetaan aika ja toiminta ryhmän sisällä ja niin edelleen. Teoriatiedon hankkimista varten oppilailla on käytössään koulun kirjasto sekä tietokoneet. Tarkoituksena on, että oppilaat tekevät päivittävät vastuualueistaan blogia viikon kuluessa, jossa he voivat käydä muiden ryhmien kanssa avointa keskustelua. Blogin muoto ja sisältökin ovat periaatteessa oppilaiden omissa käsissä, mutta opettaja on ennen projektin alkua luonut vastuualueiden mukaiset sivut.
Miten sitten motivoida oppilaat tähän projektiin?
Motivaatio voidaan jakaa sisäiseen ja ulkoiseen motivaatioon. Ulkoisesti motivoitunut opiskelee saadakseen palkinnon oppimisestaan. Oppija, joka innostuu oman mielenkiinnon ohjaamana, on sisäisesti motivoitunut. (Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.61) .”Laajasti määriteltynä motivaatio käsitetään voimana, joka ohjaa, suuntaa ja myös ylläpitää yksilön toimintaa.” (Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.65) ”Motivaatio syntyy oppilaan yksilöllisten tekijöiden ja oppimistilanteen tai –tehtävän välisessä vuorovaikutuksessa.” Herääkin kysymys, mitkä ovat motivoivan tehtävän piirteitä ja kokevatko kaikki oppilaat ne samalla tavalla? (Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.65) . Opettajan pitäisi siis saada oppilaat innostumaan aiheesta siten, että he kokisivat sen itselle mieleiseksi. Ulkoinen motivaatio voi tässä tapauksessa olla se, että valmistetaan oma vesivoimala pienoismalli, jota päästään kokeilemana purolle. Sisäinen motivaatio on vaikeampi herättää, mutta toiveena on, että pienryhmä työskentelyssä ilmenevä asiantuntijuus ja avoin oppimisympäristö herättäisivät tämän.
Myös blogin päivittämisen mielekkyyttä tulee miettiä. Joillekin oppilaille se voi toimia motivaatiokeinona, mutta samalla toisille motivaatiota laskevana tekijänä. Vieraana asiana se voi aiheuttaa turhautuneisuutta jat teknologian aiheuttama turhautuneisuus onkin yksi pysyvä keskustelunaihe. Oppilaita voi olla vaikea houkutella osallistumaan ja keskustelemaan virtuaalisessa tilassa.(Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.9). ”Mikä ihmisissä on vialla, kun he eivät menestyksellisesti käytä heille tarjottua laitteistoa?” Mietimme, että tämä voi osin johtua puutteellisesta tiedosta ja taidosta käyttää teknisiä laitteita. On myös helpompi turvautua vanhaan ja hyväksi havaittuun, kuin lähteä kokeilemaan uutta. “Parhaimmillaan onnistunut teknologian hyödyntäminen voi luoda puitteet sekä oman ajattelun että sosiaalisesti jaetun osaamisen kehittämiseen. Yksilöllistä oppimista korostavien mallien sijasta on tietoverkkoteknologian yleistyessä alettu yhä enemmän painottaa sosiaalisen vuorovaikutuksen ja osallistuvan toiminnan merkitystä oppimisympäristöjä suunniteltaessa. Tälläises ympäristöt tukevat uuden tiedon luomista ja jaetun ymmärryksen muodostumista tarjoten samalla välineitä ajattelun ulkoistamiseen, vaihtoehtoisten ratkaisujen tukemiseen ja kokeiluun, kysymiseen, selittämiseen, perustelemiseen, itsearviointiin ja toiminnan jaettuun arviointiin sekä kommunikointiin asiantuntijoiden kanssa.” (Järvelä S. & al. 2006. Oppimisen teoria ja teknologian opetuskäyttö, s.230).
Tiistai
Tiistaina aletaan pienryhmissä työstämään omaa vastuualuettaan ja koota asiasta tietoa blogiin. Päivän lopussa jakaannutaan väriryhmiin, jossa aletaan rakentamaan dynamoa. Tämä sama kaava toistuu joka päivä: päivän alussa työstetään pienryhmässä omaa vastuualuetta ja iltapäivän tunnilla mennään väriryhmiin. Aamun pienryhmissä on hyvä pohtia ja käydä läpi syntyneitä ongelmia. Opettajan on hyvä ohjata tätä toimintaa, jotta blogia saadaan päivitettyä eri aihepiireistä mutta myös esille nousevat, konkreettiset ongelmat saavat ratkaisunsa. Jokaisessa väriryhmässä on siis dynamon toiminnan asiantuntija, dynamon rakentamisen asiantuntija, vesivoimalan toiminnan asiantuntija ja ympäristönnäkökulman asiantuntija. Nämä ryhmät alkavat siis rakentamaan dynamoa eli pienoisvoimalaa.
Ryhmissä päätetään mistä materiaalista tehdään itse vesivoimalaitos eli kotelo dynamolle. Tässä dynamon rakennukseen erikoistunut henkilö toimii asiantuntijana ja vastuuhenkilö. Opetus tapahtuu teknisen työn tiloissa, jonne opettaja on hankkinut tarvittavia materiaaleja. Oppilaat tekevät luonnokset ja päättävät materiaalit. Tätä ennen opettaja on esitellyt ideoita ja erilaisia materiaaleja. Kotelon materiaaleina voidaan käyttää ohutta vanerilevyä, kartonkia, tyhjiä maitopurkkeja jne… Luonnoksissa oppilaat päättävät myös tuleeko vesivoimalan sisälle voimansiirto ”välityksiä” hammasrattailla vai hitsataanko akseli suoraan kiinni dynamon napaan. Opettaja tarkastelee oppilaiden suunnitelmia työn lomassa ja antaa palautetta. Vesipyörän rakentamiseen käydään lyhyt yhteinen keskustelu, jossa mietitään yhdessä millaiset siivet/lavat, montako lapaa, pyörään kannattaa tehdä, jotta ne yltävät veteen ja pyörivät riittävästi.
Kun kotelo on saatu valmiiksi,siihen kiinnitetään hehkulampun kanta. Oppilaat miettivät millaisia virtapiirejä haluavat vesivoimalaansa rakentaa. Dynamosta saatava sähkövirta on vähäistä, joten opettajan kannattaa kehottaa oppilaita tekemään virtapiirejä, joissa kytkimellä voidaan päättää sähkövirran vaikutusalue. Vesivoimalaan voidaan kiinnittää hehkulampun lisäksi esimerkiksi pietsosummeri. Yksinkertaisimmillaan sähköjohdot juotetaan dynamon napaan ja runkoon (mikäli tina ei tartu dynamon runkoon, se voidaan kiinnittää teipillä). Johtojen toiset päät kolvataan hehkulampun kannan napoihin tai kytkimiin, mikäli sellaisia on valittu käytettäväksi. Oppilaat voivat testata juotoksiaan ja virtapiirejä paristoilla oikosulkujen välttämiseksi.
Keskiviikko
Keskiviikkona väriryhmissä perehdytään erityisesti energiantuotannon hyviin ja huonoihin puoliin. Tässä vaiheessa ympäristönäkökulman asiantuntijat ovat pääroolissa. Asian eri puolia käsitellään pitkin viikkoa, mikä toimii alkuviikon osalta aktivointina ja pohjatiedon, hermeneuttisen esikäsityksen rakentamisena ja loppuviikosta kertaamisena.
Energiantuotanto voidaan aloittaa kertomalla polttovoimaloista. Ne voivat polttaa mm. puuta, kivihiiltä, maakaasua, jätteitä. Polttamisesta saadulla lämmöllä voidaan höyrystää vettä ja pyörittää turbiineja höyryllä tai käyttää polttamisesta syntyneitä kaasuja turbiinien pyörittämiseen. Lämpöä voidaan käyttää myös suoraan lämmittämiseen. Ongelmana on, että yleensä käytetään uusiutumattomia luonnonvaroja, kuten kivihiiltä ja öljyä, jotka käyvät maapallolta vähiin. Lisäksi niiden polttamisesta syntyvä hiilidioksidi toimii kasvihuonekaasuna. Puun polttamista pidetään hieman ekologisempana vaihtoehtona, sillä vaikka niidenkin polttamisesta vapautuu hiilidioksidia, ovat ne yhteyttäessään kuluttaneet hiilidioksidia. (Voidaan puhua hiilidioksidinieluista ja sademetsistä maapallon keuhkoina ym.) Joskus puhutaan ihannoiden ajoista, jolloin kodit lämmitettiin takkoja ja puuta käyttäen. Sitä voidaan yleisesti pitää saasteettomana. Takassa palaminen vaihtelee hyvästä melko epätäydelliseen ja siinä vapautuu hiilidioksidin lisäksi myös jonkin verran häkää ja pienhiukkasia. Illuusio puhtaudesta syntyy vain siitä, että pienet savumäärät laimenevat nopeasti ympäröivään ilmaan.
Ydinvoimalassa on sama periaate: höyrystettyä vettä käytetään pyörittämään turbiineja. Vedellä voidaan lisäksi lämmittää voimala ja lähiasutusta. Vesi höyrystetään ydinreaktiosta vapautuvalla energiamäärällä. Ydinreaktiota ei siis itsessään hyödynnetä, vaan siitä vapautuvaa lämpöä. Lauhdevesi lasketaan lopulta luonnonvesistöön. Se ei ole vaarallista, mutta ympäri vuoden sulana pysyvät vedet sekoittavat luonnon omaa rytmiä paikallisesti. Ydinreaktiossa aine muuttuu toiseksi ja tuloksena on radioaktiivista jätettä, mikä on hyvin vaarallista kaikelle elämälle. Sen loppusijoittaminen on suurin ongelma, sillä radioaktiivisuus häviää vasta vuosituhansien päästä. Maaperän aktiivisuuden takia loppusijoittamista syrjäseuduillekin epäillään. Lisäksi Tshernobylin kaltaisen ongelman mahdollisuus ja hutiloinnit ydinvoimaloiden turvallisuudessa huolestuttavat ihmisiä.
Vesivoimalassa turbiineja pyöritetään veden liikkeellä. Vesi ei ole höyrynä vaan nesteenä ja se saa liike-energiansa putoamisesta. Vesivoimalaan ei liitykään suoranaisia vaaroja tässä mielessä. Vesivoimaloiden rakentamisen katsotaan pilaavan alkuperäistä luontoa ja luonnon monimuotoisuutta, sillä ne rajoittavat ja estävät mm. lohikalojen nousua. Kuohuvat kosket on valjastettu sähköntuotantoon. Vesivoimaloiden toiminnan varmistamiseksi on Lappiin rakennettu kaksi valtavaa tekoallasta (Lokka ja Porttipahta. Muualla Suomessa on varmasti lisää.). Niihin laskettu vesi peittää alleen paljon metsää.
Tuulivoima on hyvin ekologista, mutta tuulimyllyt eivät tuota energiaa yhtä suuria määriä kuin yllämainitut vaihtoehdot. Niiden koetaan myös rumentavan ympäristöä. Niitä aiotaan rakentaa pian myös kauemmas merelle, missä ne eivät haittaa ihmisiä. Mitkä ovat vaikutukset eliöstöön asennusten myötä sedimenttien sekoittuessa ja pohjaan vajonneiden aineiden vapautuessa kiertoon?
Aurinkovoima on kaikkein ekologisin vaihtoehto, mutta hyvin tehottomina ne vaativat suuria alueita. Niillä voidaan kattaa kesämökkien ym. energian tarvetta siellä, missä aurinko paistaa paljon.
Loppupäivästä voidaan vielä palata pienoisvoimaloiden rakennuksen pariin, jotta ne olisivat valmiit torstai-iltapäivänä jolloin niitä on tarkoitus mennä kokeilemaan läheiselle purolle.
Torstai
Torstaiaamuna kaikki vesivoimalaitokset ovat valmiita testattavaksi, mutta jos näin ei ole, aamun ensimmäiset tunnit voidaan käyttää voimalan viimeistelemiseen. Teknoviikko on järkevää ajoittaa keväälle, jolloin sulavat lumet virtaavaat vuolaina vesinä. Lounaan jälkeen lähdetään siis purolle, jonka opettajan on miettinyt valmiiksi. Tärkeää on, että voimalaitoksen akseli yltää puron toiselle puolelle ja virtausnopeus purossa on riittävän suuri. Opettaja varaa myös mukaan lapioita, jotta voimalaitokset voidaan asettaa paikoilleen. Oppilaat saattavat joutua kaivamaan voimalaitokselle tilaa puron varsilta. Kaivettu maa pilaa kevätpuronäkymää, ja tässä yhteydessä voidaan opettaa ympäristökasvatuksellista näkökulmaa vesivoimalaitoksen rakentamiselle. Kun vesivoimalaitokset on saatu toimimaan ja lamput palavat iloisesti, voidaan todeta virtaavan veden liike-energian muuttuvan sähköenergiaksi.
Koululle palaamisen jälkeen arvioidaan koko luokalla vesivoimalan toimivuutta ja näin myös opettaja kuulee oppilaiden omaa arviointia tavoitteiden ja päämäärien saavuttamisesta. Yhdessä voidaan pohtia projektin aikana mahdollisesti syntyneitä ongelmia ja mitä kannattaisi ensi kerralla tehdä toisin. Pienryhmissä viimeistellään blogisivut, jotta sähköinen tuotos projektista tulee kaikkien nähtäväksi. Blogiin voidaan tässä vaiheessa liittää myös kuvia purokokeilusta.
Perjantai
Vesivoimala-projektiviikko huipentuu siihen, että vieraillaan PVO vesivoima oy:n vesivoimalaitoksessa. Keminmaassa sijaitsevassa Isohaaran voimalaitoksessa. Vesivoimalaitoksen läpi virtaa Kemijoki.
Opettaja on sopinut vierailusta ennen teknoviikon alkua voimalaitoksen kanssa.
Viikon varrella on pohdittu voimalaitoksen toimintaperiaatetta ja ennen voimalaitokselle lähtemistä kokoonnutaan väriryhmiin, jossa asiantuntija kertoo voimalan toiminnasta muille. Tällöin vesivoimalan vastuuhenkilöt ovat vetovastuussa. Ryhmissä mietitään myös kysymyksiä vierailua varten, jotta esittelyhenkilö voimalaitoksella kertoo sellaisista asioista, mitkä kiinnostavat oppilaita ja ovat heidän tasollaan. Lisäksi oppilaiden kanssa mietitään voimalaitoksen vaikutuksia Kemijokeen ja sen ympäristöön ja tässä taas ympäristöasiantuntijat ovat johtohahmoina.
Vierailu kestää kaksi tuntia, jonka aikana tutustutaan Isohaaran vanhaan ja uuteen laitokseen sekä kalaportaaseen. Vierailun aikana luokalla on oma opas laitoksen puolesta, joka kertoo voimalan toiminnasta.
Vierailulle otetaan mukaan yksi omatekoinen voimalaitos, jota näytetään esittelyn pitäjälle, jotta hän voi kertoa laitoksesta verraten sitä oppilaiden tekemään vesivoimalaan.
Koululla tehdään koonti vierailusta tämän jälkeen. Opettaja kerää vielä oppilailta kirjallisen palautteen, jossa hän kysyy viikon onnistumisesta ja työskentelytapojen mielekkyydestä. Näin myös opettaja saa palautetta ja arvokasta tietoa tulevaisuutta ajatellen.
nonnii alkaapa näyttää hyvältä. yritin miettiä kaikkia ongelmatilanteita käytännön toteutuksessa, jos tulee mieleen nii kerrotaan