Lindell, Anssi

Luntinen, Miha

Löytäinen, Topi

Mäntysaari, Heikki

Finnish

Vuosittain järjestettävät Kansainväliset fysiikkaolympialaiset (International Physics Olympiad, IPhO) tarjoaa lukiolaisille ympäri maailmaa mahdollisuuden kamppailla fysiikan hallinnassa, ja verkostoitua muiden samanhenkisten nuorten kanssa. Kansainvälisiä fysiikkaolympialaisia on järjestetty vuodesta 1967 lähtien, ja Suomi osallistui niihin ensimmäisen kerran vuonna 1977. Ensimmäisten kisojen joukkueesta Jukka Pekola ja Kari Kujansuu palasivat kotiin olympiamitalit kaulassaan. Siitä lähtien suomalaiset kilpailijat ovat saavuttaneet mitaleja ja kunniamainintoja säännöllisen vaihtelevaan tahtiin. Kultaa ovat voittaneet Heikki Tuuri ja Aleksi Kononen. Suomalaiset fyysikot järjestivät kilpailut vuonna 1992 Helsingissä ja Espoossa. Suomalaisen fysiikan kilpailutoiminnan uranuurtaja ja “grand old lady” on ollut professori Maija Ahtee, joka siirtyi joukkueemme johtotehtävistä kansainvälisen organisaation palvelukseen ensin sihteerinä vuosina 1999–2007 ja sitten puheenjohtajana 2007-2008. Opiskelijan matka Suomen edustajaksi Kansainvälisiin fysiikkaolympialaisiin kulkee kansallisten ja pienempien kansainvälisten kilpailujen sekä valmennuksen kautta.nonPeerReviewe

Jyväskylä University Digital Archive

Lukiolaisten kansainväliset fysiikkakilpailut

Journal.fi

ARKHIMEDES 3/2022LUKIOLAISTEN KANSAINVÄLISET  FYSIIKKAKILPAILUT                                                Miha Luntinen, Topi Löytäinen, Heikki Mäntysaari Jyväskylän yliopisto, Fysiikan laitos Anssi Lindell Jyväskylän yliopisto, opettajankoulutuslaitos V uosittain järjestettävät Kansainväliset fysiikkaolympialaiset (International Physics Olympiad, IPhO) tarjoaa lukiolaisille ympäri maailmaa mahdollisuu-den kamppailla fysiikan hallinnassa, ja verkostoitua muiden samanhenkisten nuor-ten kanssa. Kansainvälisiä fysiikkaolympialaisia on järjestetty vuodesta 1967 läh-tien, ja Suomi osallistui niihin ensimmäisen kerran vuonna 1977. Ensimmäisten kisojen joukkueesta Jukka Pekola ja Kari Kujansuu palasivat kotiin olympiamitalit kaulassaan. Siitä lähtien suomalaiset kilpailijat ovat saavuttaneet mitaleja ja kun-niamainintoja säännöllisen vaihtelevaan tahtiin. Kultaa ovat voittaneet Heikki Tuu-ri ja Aleksi Kononen. Suomalaiset fyysikot järjestivät kilpailut vuonna 1992 Hel-singissä ja Espoossa. Suomalaisen fysiikan kilpailutoiminnan uranuurtaja ja “grand old lady” on ollut professori Maija Ahtee, joka siirtyi joukkueemme johtotehtävistä kansainvälisen organisaation palvelukseen ensin sihteerinä vuosina 1999–2007 ja sitten puheenjohtajana 2007-2008. Opiskelijan matka Suomen edustajaksi Kan-sainvälisiin fysiikkaolympialaisiin kulkee kansallisten ja pienempien kansainvälis-ten kilpailujen sekä valmennuksen kautta.  VUOSIKELLON TIKITYS Matemaattisten aineiden opettajien liitto MAOL ry järjestää vuosittain kansalliset 4-tieteen, fysiikan, kemian, matematiikan ja tietotekniikan, kilpailut lukiolaisille [1]. Kaksivaiheisen kilpailun ensimmäinen vai-he järjestetään kouluilla. Osallistuminen on kouluille ja oppilaille vapaaehtoista ja osal-listumisaktiivisuus riippuu siitä, kuinka opettajilla on aikaa ja mahdollisuuksia jär-jestää kilpailu. Kilpailussa on kaksi sarjaa: perussarja aloitteleville lukiolaisille ja kai-11ARKHIMEDES 3/2022kille avoin sarja, joka on tarkoitettu lähinnä abiturienteille. Avoimen sarjan alkukilpai-lun parhaat kutsutaan Helsingissä järjestet-tävään loppukilpailuun. Kansallisissa fysii-kan kilpailuissa testataan lukion opetus-suunnitelmaan kuuluvan teoreettisen ja ko-keellisen fysiikan ongelmanratkaisutaitoja. Alkukilpailun jälkeen alkaa olympiaval-mennus. Molempien alkukilpailun sarjojen 40 parasta kutsutaan valmennukseen, jonka palkintona siintää edustuspaikka kansainvä-lisiin kilpailuihin. Kilpailuasetelmasta huo-limatta Suomen olympiavalmennuksen pe-rimmäisenä tavoitteena on innostaa nuoria fysiikan ja luonnontieteiden opiskeluun, tarjota mahdollisuutta opiskella lukiotason ylittävää mielenkiintoista fysiikkaa ja mah-dollistaa opiskelijoiden kansallinen ja kan-sainvälinen verkostoituminen. Olympiavalmennuksen ensimmäinen vaihe koostuu oma-aloitteisesti ratkaistavista kir-jetehtävistä. Perus- ja avoimen sarjan tehtä-väpakettien mukana opiskelijoille tarjotaan oppimateriaalia [2], joka täydentää lukion oppimäärää erityisesti sellaisten fysiikan osa-alueiden osalta, joita lukio-opinnoissa ei käsitellä mutta joiden hallintaa vaaditaan kansainvälisissä kilpailuissa [3]. Tällaisia ovat esimerkiksi suhteellisuusteoria, vaih-tovirtapiirit sekä tietyt optiikan ja termody-namiikan aiheet. Materiaali on julkista ja sitä voivat hyödyntää myös muut opiskelijat ja lukio-opettajat ylöspäin eriyttävässä ope-tuksessa. Perussarjan kirjevalmennuksessa aktiiviset opiskelijat valitaan fysiikan viikonloppulei-rille Jyväskylän yliopiston fysiikan laitok-selle. Leiritys aloitettiin vuonna 2006 vas-taamaan fysiikassa lahjakkaiden nuorten tarpeeseen ohjatusta kansallisesta verkot-tumisesta.  Leirillä keskitytään lukio-opin-noissa usein vähälle jäävään kokeelliseen fysiikkaan, ja mikä tärkeintä, mahdolliste-taan lukiolaisille tutustuminen samanhenki-siin kavereihin ja yhteisöön, sekä fysiikan oppimis- ja tutkimusympäristöjen omakoh-tainen kokeminen. Nestetyppiräjäytykset ja -jäätelö sekä Nanotiedekeskuksen valmis-tus- ja mittauslaboratoriot ja kierrokset Kiihdytinlaboratoriossa ovat olleet leirien mieleenpainuvinta antia. Puhumattakaan legendaarisesta nanosaunaillasta tiedekes-kusteluineen, pizzoineen ja lautapeleineen. Kansainvälisten fysiikkaolympialaisten vii-den opiskelijan joukkue valitaan loppuke-väästä järjestettävien Pohjoismaiden ja Bal-tian fysiikkaolympialaisten (Nordic-Baltic Physics Olympiad, NBPhO) tulosten perus-12Kuva 1: Tämän vuoden NBPhO kisassa opiskelijat jaettiin kahteen erilliseen luokkahuoneeseen. Kuvassa he odottavat jännittyneinä kisan alkamista.ARKHIMEDES 3/2022teella [4]. Suomesta kilpailuun kutsutaan 20 aktiivisinta valmennettavaa. Jyväskylän yliopiston fysiikan laitos tarjoaa kaikille kilpailuun kutsutuille suomalaisille opiske-lupaikan. NBPhO sai alkunsa yhteistyöstä virolaisten valmentajien kanssa, josta keh-keytyi ensin Suomi-Viro-fysiikkamaaottelu vuonna 2003, Vuonna 2021 kilpailu joudut-tiin koronatilanteesta johtuen järjestämään etänä jolloin osallistujia oli jo 12. maasta. Tänä keväänä palattiin takaisin Tallinnan teknilliselle yliopistolle, ja osallistujia oli kahdeksasta maasta. Yksi NBPhO:n erityispiirre on sen kova vaatimustaso. Yleensä edes kilpailun voitta-ja ei yllä lähellekään maksimipisteitä, ja edustuspaikka olympiajoukkueessa on lä-hestulkoon varma, jos kilpailija saa edes kolmasosan maksimipisteistä. Tällaisia teh-täviä kelpaa itse kunkin pohtia vaikkapa mökkilaiturilla onkivavan ääressä. Tämän kirjoituksen loppuun olemme poimineet yhden esimerkkitehtävän [5]. Valmennuksen viimeisessä vaiheessa olym-piajoukkueelle järjestetään kaksi viikon mittaista valmennusleiriä yhteistyössä Vi-ron valmennusryhmän kanssa koulujen ke-sälomien alettua. Virolaiset ovat järjestäneet teoreettisen valmennuksen Saarenmaalla. Suomalaisten vastuulla on olympialaisten kokeelliseen osuuteen valmentava leiri, joka siirtyi pitkäaikaisen valmentajan Jukka Valjakan eläkkeelle siirtymisen jälkeen Tampereen teknilliseltä korkeakoululta Jy-väskylän yliopistolle vuonna 2009. Val-mennusvastuun kylkiäisenä Jyväskylään siirrettiin vuosien saatossa IPhOsta vuosi kerrallaan opetuskäyttöön haalitut kokeel-listen tehtävien mittausjärjestelmät ja mate-riaalit. Kokeellisessa valmennuksessa opi-taan kokeiden suunnittelua, mittaustekniik-kaa, tulosten analyysiä ja raportointia teke-mällä ja tutkimalla vanhoja IPhOn kokeelli-sia töitä kilpailuissa käytetyillä laitteistoilla. Pedagogisena lähestymistapana käytetään vertaisoppimista, jossa työparit työn teke-misen jälkeen esittelevät mittauksen ja data-analyysin muille, sekä keskustelevat työn haasteista ja lähestymistavoista. Koska IP-hOssa opiskelijoilta edellytetään kykyä it-senäiseen työskentelyyn, valmennettavat ratkaisevat myös itsenäisesti jonkin aikai-sempien vuosien kokeellisen tehtävän. Valitettavasti poikkeusolot jatkuvat vielä tänä kesänä. Vuoden 2022 olympialaiset oli alun perin myönnetty Valko-Venäjälle, ja ne huhtikuun ylimääräisessä kokouksessa pe-ruttiin/siirrettin määrittelemättömään tule-vaisuuteen. Sen sijaan Suomenkin edustus-joukkue osallistui Euroopan fysiikkaolym-pialaisiin (EuPhO), joka järjestettiin touko-kuussa Sloveniassa [6].  KANSAINVÄLISET FYSIIKKAO-LYMPIALAISET Normaalioloissa, joihin näillä näkymin päästään palaamaan vuonna 2023 Japanissa, IPhO:on osallistuu viisihenkiset joukkueet noin 80 maasta. Kyseessä on suuri kansain-välinen tapahtuma, joka kestää vajaat kaksi viikkoa. Tänä aikana kilpailijoiden ohjel-massa on teoreettisen ja kokeellisen kilpai-lupäivän lisäksi tutustumista paikalliseen kulttuuriin ja fysiikan tutkimukseen, ver-kostoitumista ja monesti esimerkiksi Nobel-palkitun fyysikon luento. Vaikka kilpailuun osallistutaan kansallisina joukkueina, ky-seessä on yksilökilpailu eikä maiden välisiä eroja virallisesti tilastoida. 13ARKHIMEDES 3/2022Joukkueen mukana matkustaa kaksi jouk-kueenjohtajaa, jotka huolehtivat joukkuees-ta, arvioivat järjestäjien laatimia tehtäviä, kääntävät ne suomeksi ja tarvittaessa ruot-siksi. Kansainvälisissä kilpailuissa oman äidinkielen käyttö on sallittua, joskin kilpai-lijat saavat myös alkuperäisen englannin-kielisen version tehtävistä. Yksistään englanninkielisiä käännöksiä kilpailuissa on 12 erilaista, eri alueiden erilaiset ilmaisut huomioivaa käännöstä! Osallistujien ja eri äidinkielten suuri määrä asettaa haasteita hyvien tehtävien laadinnalle: järjestäjien on kyettävä muutamassa päivässä arvioimaan tasapuolisesti kaikki ratkaisut. Tästä joh-tuen tehtävät on yleensä jaettu useampiin alakohtiin, joista osa on suoraviivaisempia kuin NBPhO:ssa. Toisaalta huippupisteiden saaminen vaatii myös erittäin vaativien lop-pupään tehtävien hallintaa - tehtävät kun on laadittava niin, että myös maailman terä-vimmän kärjen välille saadaan tehtyä eroja. Kansallisten joukkueiden johtajien yhtenä tehtävänä on tarvittaessa selventää paikalli-sille ratkaisuja arvioiville järjestäjille opis-kelijoiden kirjoittamia suomenkielisiä pe-rusteluja ja pyrkiä näin mahdollisimman reiluun arviointiin. KILPAILUTOIMINNAN TULEVAI-SUUS Kansalliset ja kansainväliset kilpailut sekä niihin liittyvä valmennus tarjoavat edisty-neille lukiolaisille motivoivan ja innostavan ympäristön syventää fysiikan osaamistaan samanhenkisessä seurassa kansallisella ja kansainvälisellä tasolla. On tärkeää, että eri lukioiden lahjakkaat nuoret tieteilijämme 14Kuva 2: Suomalaiset kokoontuneena yhteiskuvaan vuoden 2021 etä-fysiikkaolympialaisia varetn Jyväskylän yliopistolle. Ensimmäisenä vasemmalla invigilaattori Topi Löytäinen ja ensimmäise-nä oikealta joukkueen johtaja Lasse Franti. Kilpailijat vasemmalta luetellen Eppu Leinonen, Niklas Keckman, Anton Petaja, Aaro Niinistö ja Henri Kärpijoki ARKHIMEDES 3/2022pystyvät vertaamaan osaamistaan sekä Suomen että maailman mittakaavassa. Näin pysytään ajan hermolla alan huippujen tie-don ja osaamisen tasosta, joka heijastuu viiveellä yhteiskunnan ja yritysten osaami-sen tasoon. Suomalaisten kilpailumenestys ja opiskelijoilta saatu palaute kertovat, että vuosien saatossa kehitetty valmennuskon-septi on toimiva ja motivoiva. Erityisesti yhteistyö virolaisten kanssa on valmennus-toiminnan vahvuus, sillä se mahdollistaa selvästi monipuolisemman valmennusoh-jelman kuin mihin kansalliset resurssit yk-sinään riittäisivät. Viime vuosien poikkeus-olojen aikana tämä yhteistyö on ollut pie-nimuotoisempaa, ja toiminnan palauttami-nen pandemiaa edeltävälle tasolle onkin lyhyen aikavälin tärkein tavoite. Pidemmäl-lä aikavälillä tavoitteena on integroida olympiavalmennusta kiinteämmin osaksi lukioissa tapahtuvaa ylöspäin eriyttävää ja lahjakkaita opiskelijoita verkottavaa toimin-taa. Toinen iso kysymys on olympiaval-mennukseen osallistuvien henkilöiden su-kupuolijakauma mikä pohdituttaa valmen-nusryhmää: Miten nuoria naisia saataisiin innostumaan fysiikan valmennus- ja kilpai-lutoiminnasta?  Fysiikan olympiavalmennuksen ja kansainväli-siin kilpailuihin osallistumisen järjestäjänä toimii Opetushallituksen rahoituksella Mate-maattisten aineiden opettajien liitto MAOL ry. Fysiikan olympiavalmennusryhmään kuuluu jäseniä Jyväskylän yliopistosta ja Aalto-yliopis-tosta sekä Savonlinnan lyseon lukiosta. Toimin-taa koordinoivat yhteistyössä Jyväskylän yli-opiston fysiikan laitos ja opettajankoulutuslai-tos.   NBPhO2020 – 3. Kartiomainen huone (3 pistettä) – Maté Vigh Eräs moderni museo on muodoltaan täydellinen suora kartio, jonka kärjen puolikas sisäkulma on 60 astetta (ts. seinät ovat 60:n asteen kulmassa verti-kaalitasoon nähden). Jos esine lau-kaistaan lattian tasolta kartion pohjan keskikohdasta kohti kattoa, niin mini-mivauhti, jolla se saavuttaa huoneen korkeimman kohdan on v0. Mikä on pienin nopeus, jolla esine saavuttaa kartion seinän? Viitteet: [1] MAOL ry, https://maol.fi/neljan-tieteen-kisat/ [2] Olympiavalmennuksen eriyttävä materi-aali, www.jyu.fi/ipho ja www.jyu.fi/science/fi/fysiikka/opiskelu/suomen-fysii-kan-olympiavalmennus/valmennusmateri-aalia [3] IPhO syllabus, https://www.ipho-new.org/statutes-syllabus/ [4] NBPhO sivut, https://nbpho.ee/ [5] NBPhO arkisto, https://nbpho.ee/archi-ve/ [6] EuPhO sivut, http://eupho2022.si 15

https://journal.fi/arkhimedes/article/download/125735/75821

Lukiolaisten kansainväliset fysiikkakilpailut

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Jyväskylä University Digital Archive

Journal.fi