Johtoviidakosta selvyyteen! Näin opetan piirikaaviot luokkahuoneessa
Täällä tiedevalmentaja Kuwako Ken. Joka päivä on uusi koe.
Oletko koskaan avannut fysiikan tai luonnontiedon oppikirjaa, nähnyt kulmikkaista viivoista tehdyn virtapiirin ja ajatellut: “Tämä näyttää vaikealta…” tai “Miksi nämä merkit pitää opetella?” Todellisuudessa jokainen pieni symboli sisältää valtavan määrän ihmiskunnan kekseliäisyyttä — tapoja hallita näkymätöntä sähköä.
Tällä kertaa kurkistetaan oppitunnille, jossa tylsiltä näyttävät virtapiirimerkit muuttuvat kiehtovaksi löytöretkeksi.
Voiko lyijykynästä tulla sähköjohto? Sähköseikkailu alkaa hämmästyksestä
Minun tunneillani symboleja ei opetella ulkoa heti aluksi. Ensin oppilaat pääsevät kokemaan jotain yllättävää käyttämällä “Pencil Circuit Experiment Set” -sarjaa.
Tiesitkö, että lyijykynän kärki johtaa sähköä? Lyijykynän “lyijy” on oikeasti grafiittia, jonka rakenne koostuu hiiliatomien kerroksista. Elektronit pääsevät liikkumaan niiden välissä melko vapaasti, joten grafiitti johtaa sähköä vähän metallin tavoin.
Kun oppilaat piirtävät paperille paksun tumman viivan ja käyttävät sitä sähkön “tienä” sytyttääkseen pienen lampun, silmät alkavat loistaa innostuksesta. Kokemus siitä, että “minä itse tein sähkölle reitin”, jää vahvasti mieleen — ja myöhemmin se auttaa ymmärtämään myös oikeita virtapiirikaavioita.
“Sekasotku todellisuudessa” vastaan “selkeys kaaviossa”
Toisella tunnilla siirrytään oikeisiin paristoihin, lamppuihin ja kytkimiin. Oppilaat rakentavat sekä sarjakytkennän että rinnankytkennän.
Jokaiselle neljän oppilaan ryhmälle on kaksi tällaista laatikkoa. Samalla opetellaan myös käytännön taitoja: mitä laatikossa kuuluu olla ja miten välineet palautetaan järjestykseen seuraavaa kertaa varten.
Ja sitten tapahtuu jotain hauskaa. Vaikka oppilaat ovat jo alakoulussa oppineet sähköstä, oikeiden johtojen ja osien kanssa kaikki ei sujukaan helposti. Johdot menevät solmuun, kytkennät sekoittuvat, eikä kukaan oikein tiedä mikä johto kuuluu mihinkin. Pian pöytä näyttää täydeltä “spagettijohdotukselta”.
Silloin kysyn:
“Pystyisitkö selittämään tämän kaaoksen puhelimessa kaverillesi niin tarkasti, että hän rakentaisi täsmälleen saman?”
Tässä on sarjakytkentä.
Ja tässä rinnankytkentä.
Moni kirjoittaa vahingossa rinnankytkennän väärin, joten siitäkin muistutettiin tunnilla.
Virtapiirikaavio on maailman yhteinen kartta
Tässä vaiheessa tulevat mukaan varsinaiset virtapiirimerkit. Oppilaat piirtävät rakentamansa kytkennät kaavioiksi. Sarjakytkennän piirtotavan näytin itse, mutta rinnankytkennän oppilaat saivat ratkaista omin päin.
Ja yhtäkkiä moni oivaltaa:
“Turhan pitkät johdot voi piirtää vain suorina viivoina!”
“Merkeillä piirtäminen on paljon nopeampaa kuin oikeiden osien kuvien tekeminen!”
Virtapiirikaavio on kuin “sähkön kartta”. Se on kehitetty, jotta ihmiset voisivat välittää tiedon nopeasti ja täsmällisesti toisilleen. Todellisen maailman sekava johtoviidakko pelkistetään kaaviossa vain olennaiseen: siihen, miten sähkö kulkee.
Kulmikkaat viivat eivät ole sattumaa — ne tekevät kaaviosta helpommin luettavan ja vähentävät suunnitteluvirheitä. Kun tämän ymmärtää itse käytännössä, symbolit eivät enää tunnu ulkoa opeteltavilta merkeiltä, vaan hyödylliseltä “yhteiseltä kieleltä”.
Lopuksi oppilaat saivat lukea valmiita kaavioita ja rakentaa niiden perusteella oikeita virtapiirejä. Lisäksi kokeilimme LED-lamppuja ja vertailimme niitä tavallisiin hehkulamppuihin. Oppilaat huomasivat nopeasti jotain outoa: LED syttyy joskus — mutta joskus ei lainkaan.
Mistäköhän se johtuu?
Kun ymmärtää, miksi jotain opiskellaan, oppimisesta tulee paljon hauskempaa ja syvempää. Seuraavan kerran kun näet sähkölaitteen tai rakennuksen suunnitelman, kokeile etsiä sen sisältämää “siistiä nerokkuutta”.
Yhteydenotot ja yhteistyö
Tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs arkea! Sivustolta löytyy helposti kotona kokeiltavia tiedekokeita ja vinkkejä niiden tekemiseen. Käy tutkimassa lisää!
・Tiedeaiheisista jutuista on julkaistu myös kirja. Lisätiedot täällä
・Lisätietoa ylläpitäjästä Kuwako Kenistä täällä
・Yhteistyöpyynnöt (kirjoitukset, luennot, tiedetyöpajat, TV-valvonta ja esiintymiset) täällä
・Uudet artikkelit löytyvät myös X:stä!
Science Idea Channel julkaisee jatkuvasti uusia kokeiluvideoita!
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
