Valtakunnalliset valinnaiset opinnot
Energia ja lämpö (FY3)
Moduulissa tutkitaan termodynaamisia systeemejä, energian siirtymistä systeemien välillä ja energian siirtymisen vaikutuksia. Keskeiset sisällöt liittyvät esimerkiksi energiantuotantoon, ilmastonmuutokseen ja rakentamiseen. Moduuli antaa valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan keskusteluun ja päätöksentekoon.
Yleiset tavoitteet
Moduulin tavoitteena on, että opiskelija
- syventää ymmärrystään energiasta fysiikan keskeisenä käsitteenä
- osaa tutkia aineen termodynaamiseen tilaan ja olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä
- osaa soveltaa termodynamiikan käsitteitä ja malleja energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa
- tunnistaa energiatasapainon ja lämmönsiirtymisen merkityksen ilmastonmuutoksessa.
Keskeiset sisällöt
Keskeiset sisällöt
- voima vuorovaikutuksen voimakkuuden mittana
- mekaaninen työ
- termodynaaminen systeemi ja tilanmuuttujat
- lämpötila, paine ja hydrostaattinen paine
- energian säilyminen, sisäenergia, energian siirtyminen ja lämpömäärä
- aineen lämpeneminen ja jäähtyminen sekä olomuodon muutokset
- lämpölaajeneminen
- kaasujen tilanmuutokset ja ideaalikaasun tilanyhtälö
Moduulin keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: energiantuotanto, rakentaminen ja energia kotona, ilmastonmuutos sekä lämpövoimakone.
Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: absoluuttisen nollapisteen määrittäminen (ekstrapolointi), veden ominaishöyrystymislämmön määrittäminen ja Boylen lain todentaminen.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Monitieteinen ja luova osaaminen:
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa tutkia aineen termodynaamiseen tilaan ja olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä.
• Opiskelija osaa soveltaa termodynamiikan käsitteitä ja malleja energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa.
Eettisyys ja ympäristöosaaminen:
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa soveltaa termodynamiikan käsitteitä ja malleja energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän
tulevaisuuden rakentamisessa.
• Opiskelija tunnistaa energiatasapainon ja lämmönsiirtymisen merkityksen ilmastonmuutoksessa.
Eettisyys ja ympäristöosaaminen vahvistuu, kun opiskelija tutustuu tutkimustietoon ja käytäntöihin, jotka liittyvät ilmastonmuutoksen hillitsemiseen (esimerkiksi energiantuotanto, rakentaminen ja energiankäyttö kodeissa).
Perehtymällä kasvihuoneilmiöön liittyviin fysiikan ilmiöihin ja periaatteisiin opiskelija saa valmiuksia ymmärtää, miten ihmisen toiminta vaikuttaa ilmakehän lämpenemiseen
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Monitieteinen ja luova osaaminen:
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa tutkia aineen termodynaamiseen tilaan ja olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä.
• Opiskelija osaa soveltaa termodynamiikan käsitteitä ja malleja energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa.
Eettisyys ja ympäristöosaaminen:
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa soveltaa termodynamiikan käsitteitä ja malleja energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän
tulevaisuuden rakentamisessa.
• Opiskelija tunnistaa energiatasapainon ja lämmönsiirtymisen merkityksen ilmastonmuutoksessa.
Eettisyys ja ympäristöosaaminen vahvistuu, kun opiskelija tutustuu tutkimustietoon ja käytäntöihin, jotka liittyvät ilmastonmuutoksen hillitsemiseen (esimerkiksi energiantuotanto, rakentaminen ja energiankäyttö kodeissa).
Perehtymällä kasvihuoneilmiöön liittyviin fysiikan ilmiöihin ja periaatteisiin opiskelija saa valmiuksia ymmärtää, miten ihmisen toiminta vaikuttaa ilmakehän lämpenemiseen
Voima ja liike (FY4)
Moduulissa tarkastellaan tasaista ja muuttuvaa liikettä. Moduulissa perehdytään voimaan olennaisena kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia kuvaavana suureena ja siihen, miten Newtonin II lakia käytetään mallinnettaessa voiman vaikutusta liiketilan muutokseen. Energiaa ja liikemäärää tarkastellaan mekaniikan keskeisinä käsitteinä ja säilyvinä suureina.
Yleiset tavoitteet
Moduulin tavoitteena on, että opiskelija
- osaa tutkia kokeellisesti voimaan ja liikkeeseen liittyviä ilmiöitä
- osaa tuottaa ja analysoida graafisia esityksiä mittausaineistosta
- ymmärtää säilymislakien merkityksen fysiikassa
- tuntee voimaan ja liikkeeseen liittyviä turvallisuusnäkökohtia.
Keskeiset sisällöt
Keskeiset sisällöt
- tasainen ja tasaisesti kiihtyvä suoraviivainen liike
- kappaleiden vuorovaikutus ja voima sekä Newtonin lait
- voimien yhteisvaikutus, voimakuvio ja liikeyhtälö
- paino ja kitka
- liike-energia, potentiaalienergia ja mekaaninen energia
- mekaanisen energian säilyminen ja mekaniikan energiaperiaate
- liikemäärä, impulssi, liikemäärän säilyminen ja yksiulotteiset törmäykset
Moduulin keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: vesi- ja tuulivoima, liikenne sekä urheilu.
Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: putoamiskiihtyvyyden määrittäminen, kitkakertoimen määrittäminen ja kappaleeseen vaikuttavien voimien määrittäminen.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat
Vuorovaikutusosaaminen:
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa tutkia kokeellisesti voimaan ja liikkeeseen liittyviä ilmiöitä.
• Opiskelija osaa tuottaa ja analysoida graafisia esityksiä mittausaineistosta.
Kinematiikan ja dynamiikan keskeisten ilmiöiden tutkiminen on usein mahdollista vain ryhmätyönä. Saatuja tuloksia esittämällä voidaan vahvistaa opiskelijan esiintymistaitoa ja -varmuutta. Siten moduuliin liittyvä kokeellinen työskentely kehittää opiskelijan yhteistyö- ja vuorovaikutustaitoja sekä monilukutaitoa.
Myös liikkeen graafisten esitysten tuottaminen ja analysointi ovat luontevaa materiaalia ryhmätyöskentelylle. Esimerkiksi liikkeen rekonstruoiminen graafisen esityksen pohjalta ja rekonstruktion verifioiminen voi olla oiva aihe liikkeen opiskelemiseen ryhmissä.
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija tuntee voimaan ja liikkeeseen liittyviä turvallisuusnäkökohtia.
Turvallisuusnäkökohtia voidaan tarkastella esimerkiksi liikenteessä yhteiskunnan ja yksilön näkökulmista. Liikenneturvallisuuden kannalta keskeistä on ymmärtää renkaiden ja tien välisen kitkan sekä ajonopeuden vaikutus
pysähtymismatkaan. Newtonin lakien avulla on mahdollista ymmärtää turvavöiden ja -tyynyn merkitys törmäystilanteissa.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat
Vuorovaikutusosaaminen:
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa tutkia kokeellisesti voimaan ja liikkeeseen liittyviä ilmiöitä.
• Opiskelija osaa tuottaa ja analysoida graafisia esityksiä mittausaineistosta.
Kinematiikan ja dynamiikan keskeisten ilmiöiden tutkiminen on usein mahdollista vain ryhmätyönä. Saatuja tuloksia esittämällä voidaan vahvistaa opiskelijan esiintymistaitoa ja -varmuutta. Siten moduuliin liittyvä kokeellinen työskentely kehittää opiskelijan yhteistyö- ja vuorovaikutustaitoja sekä monilukutaitoa.
Myös liikkeen graafisten esitysten tuottaminen ja analysointi ovat luontevaa materiaalia ryhmätyöskentelylle. Esimerkiksi liikkeen rekonstruoiminen graafisen esityksen pohjalta ja rekonstruktion verifioiminen voi olla oiva aihe liikkeen opiskelemiseen ryhmissä.
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija tuntee voimaan ja liikkeeseen liittyviä turvallisuusnäkökohtia.
Turvallisuusnäkökohtia voidaan tarkastella esimerkiksi liikenteessä yhteiskunnan ja yksilön näkökulmista. Liikenneturvallisuuden kannalta keskeistä on ymmärtää renkaiden ja tien välisen kitkan sekä ajonopeuden vaikutus
pysähtymismatkaan. Newtonin lakien avulla on mahdollista ymmärtää turvavöiden ja -tyynyn merkitys törmäystilanteissa.
Jaksollinen liike ja aallot (FY5)
Moduulissa syvennetään edellisessä moduulissa omaksuttuja tietoja ja taitoja. Moduulissa perehdytään harmoniseen vuorovaikutukseen ja gravitaatiovuorovaikutukseen sekä niiden aiheuttamiin liikeilmiöihin. Moduulissa tutkitaan ja mallinnetaan ääntä ja ääni-ilmiöitä mekaanisina aaltoliikkeinä.
Yleiset tavoitteet
Moduulin tavoitteena on, että opiskelija
- osaa mallintaa planetaarista liikettä ympyräliikkeenä
- perehtyy värähtely- ja aaltoliikkeen perusteisiin tutkimalla mekaanista värähtelyä ja ääntä
- osaa kuvata jaksollista liikettä fysikaalisilla ja matemaattisilla käsitteillä
- osaa mallintaa mekaanista värähtelyä ja ääntä jaksollisena liikkeenä.
Keskeiset sisällöt
Keskeiset sisällöt
- momentti ja kappaleen kiertyminen
- tasapaino kiertymisen suhteen yksinkertaisissa tilanteissa
- tasainen ympyräliike ja normaalikiihtyvyys
- gravitaatiolaki ja planetaarinen liike
- jaksollinen liike, jaksonaika, taajuus ja amplitudi
- harmoninen voima ja värähtelyliike sekä harmonisen voiman potentiaalienergia
- mekaanisten aaltojen synty, eteneminen ja heijastuminen
- mekaanisten aaltojen diffraktio ja interferenssi sekä seisovat aallot
- ääni aaltoliikkeenä, äänen intensiteettitaso, äänen ominaisuudet ja eteneminen
Moduulin keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: heiluri, soittimet, akustiikka ja äänentoisto, melun haittavaikutukset ja kuulon suojaaminen sekä ultraäänikuvaus.
Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: heilurin heilahdusajan määrittäminen, äänen nopeuden määrittäminen ja äänen taajuusanalyysi.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Monitieteinen ja luova osaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa mallintaa planetaarista liikettä ympyräliikkeenä.
• Opiskelija perehtyy värähtely- ja aaltoliikkeen perusteisiin tutkimalla mekaanista värähtelyä ja ääntä.
• Opiskelija osaa kuvata jaksollista liikettä fysikaalisilla ja matemaattisilla käsitteillä.
• Opiskelija osaa mallintaa mekaanista värähtelyä ja ääntä jaksollisena liikkeenä.
Opiskelija voi tutustua tiedonhankintaan ja tiedon esittämiseen tieto- ja viestintäteknologian avulla esimerkiksi mittaamalla, analysoimalla ja vertailemalla äänten taajuusspektrejä.
Mekaaniseen värähtelyyn ja ääneen liittyvissä tutkimuksissa opiskelija harjaantuu käyttämään jaksollisen liikkeen fysikaalisia ja matemaattisia käsitteitä sekä mallintamaan värähtelyilmiöitä.
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija perehtyy värähtely- ja aaltoliikkeen perusteisiin tutkimalla mekaanista värähtelyä ja ääntä.
• Opiskelija osaa mallintaa mekaanista värähtelyä ja ääntä jaksollisena liikkeenä.
Mekaanisen värähtelyn ja aaltoliikkeen keskeisimpiä aihealueita on ääni. Opiskelija tutustuu äänen ominaisuuksiin ja siihen,
miten mekaaninen aaltoliike synnyttää kuuloaistimuksen. Moduulissa voidaan tarkastella äänen fysikaalisten ominaisuuksien
yhteyttä kuulovaurioihin. Tämän myötä opiskelijan on mahdollista esimerkiksi omaksua kestävästi hyvinvointiaan tukevia tapoja kuunnella musiikkia. Äänen intensiteettitason tarkastelu tuo samaan teemaan myös kvantitatiivista sisältöä
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Monitieteinen ja luova osaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa mallintaa planetaarista liikettä ympyräliikkeenä.
• Opiskelija perehtyy värähtely- ja aaltoliikkeen perusteisiin tutkimalla mekaanista värähtelyä ja ääntä.
• Opiskelija osaa kuvata jaksollista liikettä fysikaalisilla ja matemaattisilla käsitteillä.
• Opiskelija osaa mallintaa mekaanista värähtelyä ja ääntä jaksollisena liikkeenä.
Opiskelija voi tutustua tiedonhankintaan ja tiedon esittämiseen tieto- ja viestintäteknologian avulla esimerkiksi mittaamalla, analysoimalla ja vertailemalla äänten taajuusspektrejä.
Mekaaniseen värähtelyyn ja ääneen liittyvissä tutkimuksissa opiskelija harjaantuu käyttämään jaksollisen liikkeen fysikaalisia ja matemaattisia käsitteitä sekä mallintamaan värähtelyilmiöitä.
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija perehtyy värähtely- ja aaltoliikkeen perusteisiin tutkimalla mekaanista värähtelyä ja ääntä.
• Opiskelija osaa mallintaa mekaanista värähtelyä ja ääntä jaksollisena liikkeenä.
Mekaanisen värähtelyn ja aaltoliikkeen keskeisimpiä aihealueita on ääni. Opiskelija tutustuu äänen ominaisuuksiin ja siihen,
miten mekaaninen aaltoliike synnyttää kuuloaistimuksen. Moduulissa voidaan tarkastella äänen fysikaalisten ominaisuuksien
yhteyttä kuulovaurioihin. Tämän myötä opiskelijan on mahdollista esimerkiksi omaksua kestävästi hyvinvointiaan tukevia tapoja kuunnella musiikkia. Äänen intensiteettitason tarkastelu tuo samaan teemaan myös kvantitatiivista sisältöä
Sähkö (FY6)
Moduulissa perehdytään keskeisimpiin sähköistä vuorovaikutusta kuvaaviin malleihin sekä sähköenergian ja sähkötekniikan käsitteisiin. Opiskelija saa perustiedot yksinkertaisten virtapiirien suunnittelusta ja tutkimisesta. Moduulissa käsitellään myös sähköturvallisuutta ja tutustutaan sähkötekniikan sovelluksiin.
Yleiset tavoitteet
Moduulin tavoitteena on, että opiskelija
- osaa tutkia kokeellisesti sähköön liittyviä ilmiöitä ja tehdä sähköopin perusmittauksia
- osaa käyttää kentän ja potentiaalin käsitteitä sähkökentän kuvaamisessa
- tuntee sähkölaitteisiin ja sähköenergian siirtoon liittyviä turvallisuusnäkökohtia.
Keskeiset sisällöt
Keskeiset sisällöt
- jännite ja sähkövirta tasavirtapiireissä
- resistanssi ja Ohmin laki
- sähköteho ja Joulen laki
- vastusten kytkennät ja Kirchhoffin lait
- akut ja akun latauspiiri
- Coulombin laki ja homogeeninen sähkökenttä
- potentiaalienergia ja potentiaali homogeenisessa sähkökentässä
- kondensaattori ja kondensaattorin energia
- puolijohteet, diodi ja LED komponentteina virtapiirissä
- sähköturvallisuus: sulake, suojausluokitus ja läpilyöntilujuus
Moduulin keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: yksinkertaiset sähkölaitteet, aurinkokenno tasajännitelähteenä ja sähköenergian varastoiminen.
Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: mittauksia komponenttien toiminnasta virtapiirissä ja pariston sisäisen resistanssin kokeellinen määrittäminen.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Vuorovaikutusosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa tutkia kokeellisesti sähköön liittyviä ilmiöitä ja tehdä sähköopin perusmittauksia.
Tasavirtapiirien menestyksekäs opiskeleminen edellyttää kokeellisten töiden tekemistä usean oppitunnin aikana. Nämä työt tehdään tyypillisesti ryhmissä. Fysiikalle ominaisten merkintöjen ja esittämistapojen harjoittelu kehittää monilukutaitoa ja kielitietoisuutta. Moduulin aihepiiri on siten luonteva kohta yhteistyö- ja vuorovaikutustaitojen harjaannuttamiseen.
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija tuntee sähkölaitteisiin ja sähköenergian siirtoon liittyviä turvallisuusnäkökohtia.
Tutkiessaan kokeellisesti sähköön liittyviä ilmiöitä ja tehdessään sähköopin perusmittauksia opiskelija oppii huomioimaan
sähköturvallisuutta. Sisäistäessään sähköturvallisuuden merkityksen opiskelija ymmärtää, mitkä sähkötyöt voi tehdä itse ja mihin tarvitaan ammattilaisen osaamista. Tällä turvataan sekä opiskelijan omaa että toisten hyvinvointia.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Vuorovaikutusosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija osaa tutkia kokeellisesti sähköön liittyviä ilmiöitä ja tehdä sähköopin perusmittauksia.
Tasavirtapiirien menestyksekäs opiskeleminen edellyttää kokeellisten töiden tekemistä usean oppitunnin aikana. Nämä työt tehdään tyypillisesti ryhmissä. Fysiikalle ominaisten merkintöjen ja esittämistapojen harjoittelu kehittää monilukutaitoa ja kielitietoisuutta. Moduulin aihepiiri on siten luonteva kohta yhteistyö- ja vuorovaikutustaitojen harjaannuttamiseen.
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija tuntee sähkölaitteisiin ja sähköenergian siirtoon liittyviä turvallisuusnäkökohtia.
Tutkiessaan kokeellisesti sähköön liittyviä ilmiöitä ja tehdessään sähköopin perusmittauksia opiskelija oppii huomioimaan
sähköturvallisuutta. Sisäistäessään sähköturvallisuuden merkityksen opiskelija ymmärtää, mitkä sähkötyöt voi tehdä itse ja mihin tarvitaan ammattilaisen osaamista. Tällä turvataan sekä opiskelijan omaa että toisten hyvinvointia.
Sähkömagnetismi ja valo (FY7)
Moduulissa perehdytään sähkömagnetismiin ilmiöalueena, jossa sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset esiintyvät rinnakkain. Moduulissa käsitellään ajasta riippuvia sähkömagneettisia ilmiöitä, joista keskeisin on sähkömagneettinen induktio. Moduulissa tarkastellaan myös sähkömagneettista säteilyä ja erityisesti sen tutuinta lajia, valoa. Sähkömagnetismiin perustuvien sovellusten tarkastelussa keskitytään niiden merkitykseen yhteiskunnan kehityksen mahdollistajana.
Yleiset tavoitteet
Moduulin tavoitteena on, että opiskelija
- ymmärtää induktioilmiön keskeisen merkityksen sähkömagnetismissa
- ymmärtää sähköenergian tuotannon ja siirron fysikaaliset perusteet ja merkityksen yhteiskunnan toiminnan kannalta
- tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn lähteitä ja vaikutuksia
- ymmärtää valon sähkömagneettisena ilmiönä.
Keskeiset sisällöt
Keskeiset sisällöt
- ferromagnetismi ja magneettinen dipoli
- magneettinen vuorovaikutus ja magneettikenttä
- varatun hiukkasen liike homogeenisessa sähkö- ja magneettikentässä
- virtajohtimen magneettikenttä ja kahden virtajohtimen välinen voima
- sähkömagneettinen induktio, Lenzin laki ja pyörrevirrat
- generaattori, vaihtovirran synty, muuntaja ja energian siirto sähkövirran avulla
- sähkömagneettinen säteily ja sen spektri sekä mustan kappaleen säteilyn spektri
- valon heijastuminen, taittuminen ja kokonaisheijastuminen
- valon interferenssi ja diffraktio
- valon polarisaatio kvalitatiivisesti
Moduulin keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: hiukkaskiihdytin, tuulivoima ja optinen tiedonsiirto.
Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: magneettivuon tiheyden määritys käämin sisällä, valon heijastumisen ja taittumisen tutkiminen rajapinnassa sekä laserin aallonpituuden määrittäminen hilan avulla.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Yhteiskunnallinen osaaminen sekä monitieteinen ja luova osaaminen
Osa-alueisiin liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija ymmärtää sähköenergian tuotannon ja siirron fysikaaliset perusteet ja merkityksen yhteiskunnan toiminnan kannalta.
Keskeisten sisältöjen (generaattori, vaihtovirran synty, muuntaja ja energian siirto sähkövirran avulla) hallitseminen mahdollistaa sähköenergian tuotantoon liittyvään yhteiskunnalliseen keskusteluun osallistumisen. Kannan ottamista
yhteiskunnallisiin kysymyksiin voidaan harjoitella esimerkiksi analysoimalla ja vertailemalla sähköenergian tuotantoon ja siirtoon liittyviä ajankohtaisia artikkeleita.
Moduulin sisällä voidaan kehittää monilukutaitoa esimerkiksi selvittämällä pienryhmissä turvallisuusrajoja erilaisille sähkömagneettisille säteilyille. Näitä voidaan verrata laskennallisesti eri tilanteissa erilaisiin sähkömagneettista säteilyä
tuottaviin lähteisiin. Näin opiskelija voi vahvistaa kykyään arvioida tiedon luotettavuutta.
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn lähteitä ja vaikutuksia.
Säteilyn vaikutuksista on keskeistä ymmärtää, että ne riippuvat säteilyn taajuudesta ja intensiteetistä ja ettei kaikki sähkömagneettinen säteily ole vaarallista.
Tuntiessaan sähkömagneettisen säteilyn lähteet ja niiden vaikutukset opiskelija oppii toimimaan aktiivisesti oman ja toisten hyvinvoinnin ja turvallisuuden hyväksi.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Yhteiskunnallinen osaaminen sekä monitieteinen ja luova osaaminen
Osa-alueisiin liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija ymmärtää sähköenergian tuotannon ja siirron fysikaaliset perusteet ja merkityksen yhteiskunnan toiminnan kannalta.
Keskeisten sisältöjen (generaattori, vaihtovirran synty, muuntaja ja energian siirto sähkövirran avulla) hallitseminen mahdollistaa sähköenergian tuotantoon liittyvään yhteiskunnalliseen keskusteluun osallistumisen. Kannan ottamista
yhteiskunnallisiin kysymyksiin voidaan harjoitella esimerkiksi analysoimalla ja vertailemalla sähköenergian tuotantoon ja siirtoon liittyviä ajankohtaisia artikkeleita.
Moduulin sisällä voidaan kehittää monilukutaitoa esimerkiksi selvittämällä pienryhmissä turvallisuusrajoja erilaisille sähkömagneettisille säteilyille. Näitä voidaan verrata laskennallisesti eri tilanteissa erilaisiin sähkömagneettista säteilyä
tuottaviin lähteisiin. Näin opiskelija voi vahvistaa kykyään arvioida tiedon luotettavuutta.
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn lähteitä ja vaikutuksia.
Säteilyn vaikutuksista on keskeistä ymmärtää, että ne riippuvat säteilyn taajuudesta ja intensiteetistä ja ettei kaikki sähkömagneettinen säteily ole vaarallista.
Tuntiessaan sähkömagneettisen säteilyn lähteet ja niiden vaikutukset opiskelija oppii toimimaan aktiivisesti oman ja toisten hyvinvoinnin ja turvallisuuden hyväksi.
Aine, säteily ja kvantittuminen (FY8)
Moduulissa perehdytään kvanttifysiikan käsitteelliseen ja teoreettiseen rakenteeseen sekä niiden kokeelliseen pohjaan. Keskeistä on aineen rakenne ja perusvuorovaikutukset sekä se, miten nämä vaikuttavat aineen ominaisuuksiin. Moduuli käsittelee kvanttifysiikan teknologisia sovelluksia sekä sitä, miten kvanttifysiikka ilmenee alkeishiukkastason ilmiöistä nanomittakaavaan ja aina kosmisen mittakaavan ilmiöihin saakka. Tarkastelun kohteena ovat myös erilaiset radioaktiiviseen hajoamiseen, ionisoivaan säteilyyn ja kvantittumiseen perustuvat teknologiat.
Yleiset tavoitteet
Moduulin tavoitteena on, että opiskelija
- tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön
- tutustuu kvanttifysiikkaan perustuvaan maailmankuvaan alkeishiukkasfysiikasta kosmologiaan
- ymmärtää kvantittumiseen perustuvan teknologian merkityksen nyky-yhteiskunnassa.
Keskeiset sisällöt
Keskeiset sisällöt
- energian kvantittuminen aineen ja säteilyn vuorovaikutuksessa
- fotoni sähkömagneettisen säteilykentän kvanttina
- atomin rakenne, atomin elektronien kvanttitilat ja aaltomekaanisen atomimallin periaate
- kvantittumiseen perustuva teknologia: laser ja kvanttirakenteet
- atomiytimen rakenne ja muutokset, radioaktiivinen hajoaminen
- ydinreaktiot, massan ja energian ekvivalenssi, ytimen sidosenergia
- ydinvoima, fissio ja fuusio
- hajoamislaki
- ionisoivan säteilyn lajit ja biologiset vaikutukset sekä soveltaminen lääketieteessä ja teknologiassa
- hiukkasfysiikan standardimalli
- maailmankaikkeuden kehitys
Moduulin keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: säteilyturvallisuus, säteilyn käyttö lääketieteessä, ilmastonmuutos ja kasvihuoneilmiö.
Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: spektrin mittaaminen, spektrin muutoksen tarkastelu fluoresenssi-ilmiössä, mittaukset laser-diodeilla ja moduulin aihepiiriin liittyvät simulaatiot.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön.
Oman ja toisten hyvinvoinnin kannalta opiskelijan on tärkeä ymmärtää, miksi ionisoivalla säteilyllä on haitallisia vaikutuksia. Moduulissa voidaan tutustua esimerkiksi siihen, miten ionisoivaa säteilyä käytetään lääketieteessä sekä diagnostisissa että hoitotarkoituksissa. Samalla voidaan selvittää, miten näissä toimenpiteissä pidetään huolta potilaan ja henkilökunnan turvallisuudesta.
Yhteiskunnallinen osaaminen sekä eettisyys ja ympäristöosaaminen
Osa-alueisiin liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija ymmärtää kvantittumiseen perustuvan teknologian merkityksen nyky-yhteiskunnassa.
• Opiskelija tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön.
Säteilyn kvantittumisen avulla on mahdollista selittää termisen säteilyn absorptio kasvihuonekaasuihin ja siten syventää opiskelijan ymmärrystä kasvihuoneilmiöön liittyvistä fysikaalisista mekanismeista.
Keskeisten sisältöjen omaksumisen myötä opiskelijan on mahdollista osallistua yhteiskunnalliseen keskusteluun ydinvoimasta ja radioaktiivisten lähteiden säteilystä sekä tulkita käytyä keskustelua fysiikan näkökulmasta ja faktoihin pohjautuen.
Globaali- ja kulttuuriosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija ymmärtää kvantittumiseen perustuvan teknologian merkityksen nyky-yhteiskunnassa.
• Opiskelija tutustuu kvanttifysiikkaan perustuvaan maailmankuvaan alkeishiukkasfysiikasta kosmologiaan.
Moduulin myötä opiskelijalle syntyy käsitys nykyisestä fysiikan tutkimukseen perustuvasta tieteellisestä maailmankuvasta globaalina kokonaisuutena.
Opiskelija tunnistaa, mitkä merkittävät fysiikan kokeet ja teoriat ovat perusteena nykyyhteiskunnan toiminnalle, kulttuuriperinnölle ja ihmisen paikalle maailmankaikkeudessa. Samalla vahvistuu opiskelijan käsitys siitä, mihin maailmankuvaa koskeviin kysymyksiin fysiikka tieteenä ei vielä vastaa ja mihin se ei koskaan vastaa.
Laaja-alaisen osaamisen osa-alueet ovat:
Hyvinvointiosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön.
Oman ja toisten hyvinvoinnin kannalta opiskelijan on tärkeä ymmärtää, miksi ionisoivalla säteilyllä on haitallisia vaikutuksia. Moduulissa voidaan tutustua esimerkiksi siihen, miten ionisoivaa säteilyä käytetään lääketieteessä sekä diagnostisissa että hoitotarkoituksissa. Samalla voidaan selvittää, miten näissä toimenpiteissä pidetään huolta potilaan ja henkilökunnan turvallisuudesta.
Yhteiskunnallinen osaaminen sekä eettisyys ja ympäristöosaaminen
Osa-alueisiin liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija ymmärtää kvantittumiseen perustuvan teknologian merkityksen nyky-yhteiskunnassa.
• Opiskelija tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön.
Säteilyn kvantittumisen avulla on mahdollista selittää termisen säteilyn absorptio kasvihuonekaasuihin ja siten syventää opiskelijan ymmärrystä kasvihuoneilmiöön liittyvistä fysikaalisista mekanismeista.
Keskeisten sisältöjen omaksumisen myötä opiskelijan on mahdollista osallistua yhteiskunnalliseen keskusteluun ydinvoimasta ja radioaktiivisten lähteiden säteilystä sekä tulkita käytyä keskustelua fysiikan näkökulmasta ja faktoihin pohjautuen.
Globaali- ja kulttuuriosaaminen
Osa-alueeseen liittyvät moduulin tavoitteet
• Opiskelija ymmärtää kvantittumiseen perustuvan teknologian merkityksen nyky-yhteiskunnassa.
• Opiskelija tutustuu kvanttifysiikkaan perustuvaan maailmankuvaan alkeishiukkasfysiikasta kosmologiaan.
Moduulin myötä opiskelijalle syntyy käsitys nykyisestä fysiikan tutkimukseen perustuvasta tieteellisestä maailmankuvasta globaalina kokonaisuutena.
Opiskelija tunnistaa, mitkä merkittävät fysiikan kokeet ja teoriat ovat perusteena nykyyhteiskunnan toiminnalle, kulttuuriperinnölle ja ihmisen paikalle maailmankaikkeudessa. Samalla vahvistuu opiskelijan käsitys siitä, mihin maailmankuvaa koskeviin kysymyksiin fysiikka tieteenä ei vielä vastaa ja mihin se ei koskaan vastaa.