{"id":63969,"date":"2026-05-30T04:46:13","date_gmt":"2026-05-29T19:46:13","guid":{"rendered":"https:\/\/phys-edu.net\/wp\/?p=63969"},"modified":"2026-05-30T04:46:13","modified_gmt":"2026-05-29T19:46:13","slug":"sahkomies-paketinkantaja-ja-juokse-melos%ef%bc%81-ylakoululaiset-mallintavat-virtaa-ja-jannitetta-tosissaan","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/phys-edu.net\/wp\/?p=63969&lang=fi","title":{"rendered":"S\u00e4hk\u00f6mies, Paketinkantaja ja Juokse, Melos\uff01\u2014 Yl\u00e4koululaiset mallintavat virtaa ja j\u00e4nnitett\u00e4 tosissaan"},"content":{"rendered":"

Olen Kuwako Ken, Science Trainer. Jokainen p\u00e4iv\u00e4 on uusi koe.<\/strong><\/span><\/p>\n

“Mit\u00e4 s\u00e4hk\u00f6virta oikeastaan on? Mit\u00e4 siin\u00e4 virtaa?” \u2014 miten sin\u00e4 vastaisit t\u00e4h\u00e4n kysymykseen?<\/p>\n

Oppikirjan m\u00e4\u00e4ritelm\u00e4n voi toki opetella ulkoa. Mutta vasta silloin, kun pystyy selitt\u00e4m\u00e4\u00e4n asian omin sanoin ja rakentamaan sille oman mallinsa, syntyy todellinen oivalluksen tunne: “Nyt min\u00e4 ymm\u00e4rr\u00e4n!”<\/p>\n

T\u00e4ll\u00e4 oppitunnilla yl\u00e4koululaiset tarttuivat juuri t\u00e4h\u00e4n haasteeseen.<\/p>\n

\"\" <\/p>\n

Mit\u00e4 mallintaminen tarkoittaa? Vertaukset ovat my\u00f6s tutkijoiden ty\u00f6kalu<\/h3>\n

Tunnin aluksi kerroin oppilaille seuraavaa:<\/p>\n

“Modeli on ty\u00f6kalu, jolla monimutkaisista asioista tehd\u00e4\u00e4n helpommin ymm\u00e4rrett\u00e4vi\u00e4. Yht\u00e4 ainoaa oikeaa mallia ei ole.”<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

My\u00f6s tiedemiehet ovat kautta historian k\u00e4ytt\u00e4neet malleja luonnonilmi\u00f6iden ymm\u00e4rt\u00e4miseen. Atomin rakennetta kuvattiin ensin esimerkiksi “rusinapullamallilla” ja my\u00f6hemmin “aurinkokuntamallilla”. Mallit muuttuvat ja kehittyv\u00e4t ajan my\u00f6t\u00e4.<\/p>\n

Tieteen n\u00e4k\u00f6kulmasta t\u00e4rkeint\u00e4 ei ole t\u00e4ydellisyys, vaan se, ett\u00e4 malli auttaa selitt\u00e4m\u00e4\u00e4n havaittuja ilmi\u00f6it\u00e4.<\/p>\n

T\u00e4m\u00e4n tunnin teht\u00e4v\u00e4n\u00e4 oli selitt\u00e4\u00e4 pariston, s\u00e4hk\u00f6virran, j\u00e4nnitteen ja lampun v\u00e4linen suhde omalla ainutlaatuisella mallilla.<\/p>\n

Oppitunneilla opitut asiat voidaan tiivist\u00e4\u00e4 n\u00e4in:<\/p>\n

\u30fbVirtapiiriss\u00e4 kulkee jotakin (s\u00e4hk\u00f6virta).
\n\u30fbKun s\u00e4hk\u00f6virta kulkee lampun l\u00e4pi, lamppu tuottaa valoa.
\n\u30fbKodin s\u00e4hk\u00f6laitteet muuttavat s\u00e4hk\u00f6energiaa muiksi energiamuodoiksi, kuten valoksi, l\u00e4mm\u00f6ksi tai liikkeeksi.
\n\u30fbLampun l\u00e4pi kuljettuaankin s\u00e4hk\u00f6virran suuruus pysyy samana.
\n\u30fbS\u00e4hk\u00f6virtaa liikuttavaa vaikutusta kutsutaan j\u00e4nnitteeksi.<\/p>\n

Haaste 1<\/strong> Selit\u00e4 s\u00e4hk\u00f6virta ja j\u00e4nnite jonkin vertauksen avulla (mallintaminen)<\/h2>\n

\"\" <\/p>\n

“S\u00e4hk\u00f6mies” kuljettaa rahaa \u2013 tulliasemamalli<\/h3>\n

Er\u00e4s oppilas keksi mallin, jossa “s\u00e4hk\u00f6mies” saa rahaa (eli energiaa) paristolta ja toimittaa sen tulliasemalle (lampulle).<\/p>\n

Mallin hienous on siin\u00e4, ett\u00e4 s\u00e4hk\u00f6mies ei katoa tulliaseman l\u00e4pi kulkiessaan. N\u00e4in se kuvaa hyvin sit\u00e4, ett\u00e4 s\u00e4hk\u00f6virran m\u00e4\u00e4r\u00e4 ei muutu lampun edell\u00e4 eik\u00e4 sen j\u00e4lkeen.<\/p>\n

Yksinkertainen mutta varsin toimiva malli.<\/p>\n

\"\" <\/p>\n

Verenkiertomalli \u2013 fysiikka kohtaa biologian<\/h3>\n

T\u00e4ss\u00e4 mallissa ihmiskeho toimii vertauksena s\u00e4hk\u00f6piirille.<\/p>\n

Syd\u00e4men verenpaine vastaa j\u00e4nnitett\u00e4, punasolut s\u00e4hk\u00f6virtaa ja happi energiaa.<\/p>\n

Ajatus yhdist\u00e4\u00e4 biologian ja fysiikan yll\u00e4tt\u00e4v\u00e4n luontevasti. Itse asiassa vertaus on tieteellisestikin melko osuva. Verenkierto ja s\u00e4hk\u00f6piiri muistuttavat toisiaan: pumppu (syd\u00e4n tai paristo) sy\u00f6tt\u00e4\u00e4 energiaa, joka kulkee putkia pitkin (verisuonet tai johdot) kohteeseen (elin tai lamppu).<\/p>\n

T\u00e4llainen malli her\u00e4tt\u00e4\u00e4 my\u00f6s uusia kysymyksi\u00e4: jos happi on energiaa, mik\u00e4 silloin on keuhkojen rooli?<\/p>\n

Juuri t\u00e4llaiset kysymykset viev\u00e4t mallia eteenp\u00e4in.<\/p>\n

\"\" <\/p>\n

Vesikanavamalli \u2013 oppikirjojen klassikko<\/h3>\n

T\u00e4m\u00e4 on tuttu malli monista oppikirjoista.<\/p>\n

Veden virtaus vastaa s\u00e4hk\u00f6virtaa ja vedenpinnan korkeusero tai vedenpaine j\u00e4nnitett\u00e4.<\/p>\n

Samalla tavalla kuin vesi virtaa korkeammalta alemmalle tasolle, s\u00e4hk\u00f6virta kulkee korkeamman j\u00e4nnitteen suunnasta matalampaan.<\/p>\n

Malli ei selit\u00e4 kaikkea, mutta se auttaa ymm\u00e4rt\u00e4m\u00e4\u00e4n j\u00e4nnitteen ja s\u00e4hk\u00f6virran suhdetta eritt\u00e4in intuitiivisesti.<\/p>\n

\"\" <\/p>\n

Paljon s\u00e4hk\u00f6miehi\u00e4 \u2013 l\u00e4hell\u00e4 elektronien todellista toimintaa<\/h3>\n

T\u00e4ss\u00e4 mallissa johdoissa liikkuu suuri joukko s\u00e4hk\u00f6miehi\u00e4. He saavat energiavaraston paristolta ja toimittavat energian lampulle.<\/p>\n

N\u00e4m\u00e4 lukuisat s\u00e4hk\u00f6miehet muistuttavat hyvin elektroneja. Todellisuudessahan s\u00e4hk\u00f6virta syntyy valtavan elektronijoukon yhteisest\u00e4 liikkeest\u00e4.<\/p>\n

Ehk\u00e4 t\u00e4m\u00e4 malli kuvaa todellisuutta jopa konkreettisemmin kuin jotkin oppikirjan kuvat.<\/p>\n

\"\" <\/p>\n

Toimistoty\u00f6ntekij\u00e4t junassa<\/h3>\n

Yksi oppilas vertasi s\u00e4hk\u00f6virtaa toimistoty\u00f6ntekij\u00f6ihin ja j\u00e4nnitett\u00e4 junaan.<\/p>\n

Ajatus oli, ett\u00e4 ty\u00f6ntekij\u00e4t poistuvat junasta lampun kohdalla, jolloin energiaa “kulutetaan”.<\/p>\n

Vertaus on helposti ymm\u00e4rrett\u00e4v\u00e4, mutta siin\u00e4 syntyy ongelma: jos ihmiset j\u00e4\u00e4v\u00e4t pois matkasta, heid\u00e4n m\u00e4\u00e4r\u00e4ns\u00e4 v\u00e4henee. S\u00e4hk\u00f6virran pit\u00e4isi kuitenkin olla yht\u00e4 suuri ennen lamppua ja sen j\u00e4lkeen.<\/p>\n

Juuri t\u00e4llaisten ristiriitojen l\u00f6yt\u00e4minen on t\u00e4rke\u00e4 osa oppimista.<\/p>\n

\"\" <\/p>\n

Haaste 2: Yksi paristo ja kaksi vastusta<\/strong> Sarja- ja rinnankytkenn\u00e4t omalla mallilla<\/h2>\n

Seuraavaksi oppilaat yrittiv\u00e4t selitt\u00e4\u00e4 sarja- ja rinnankytkent\u00f6j\u00e4 omien malliensa avulla.<\/p>\n

T\u00e4ss\u00e4 vaiheessa mallien todellinen toimivuus joutui koetukselle.<\/p>\n

Sarjakytkent\u00e4<\/h3>\n

\"\"<\/p>\n

Liukum\u00e4ke\u00e4 ja palloja k\u00e4ytt\u00e4v\u00e4ss\u00e4 mallissa tuli vastaan ongelma: j\u00e4nnitett\u00e4 vastaavien pallojen m\u00e4\u00e4r\u00e4 ei t\u00e4sm\u00e4nnyt.<\/p>\n

Sarjakytkenn\u00e4ss\u00e4 kaikkien vastusten yli vaikuttavien j\u00e4nnitteiden summa on yht\u00e4 suuri kuin pariston j\u00e4nnite. T\u00e4m\u00e4n kuvaaminen mallilla osoittautui yll\u00e4tt\u00e4v\u00e4n haastavaksi.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Kuljetusyritysmallissa paristo antoi energiaa sis\u00e4lt\u00e4vi\u00e4 “paketteja”, jotka toimitettiin vastuksille.<\/p>\n

Ajatus liikennevaloista kytkimen\u00e4 oli kekseli\u00e4s. Silti j\u00e4i avoimeksi, t\u00e4sm\u00e4sik\u00f6 pariston antamien pakettien m\u00e4\u00e4r\u00e4 vastuksille toimitettujen pakettien kanssa.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Yksi oppilas k\u00e4ytti mallinaan klassikkotarinaa “Juokse, Melos!”.<\/p>\n

Melos toimitti tuliaisia (energiaa) rosvoille (vastuksille). Luova idea her\u00e4tti kuitenkin j\u00e4lleen saman kysymyksen: kuinka monta tuliaista kaupungilla eli paristolla oikeastaan oli?<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Toinen malli onnistui erityisen hyvin.<\/p>\n

Siin\u00e4 yksi l\u00e4hetti kuljetti kahta energiapakettia ja antoi yhden kummallekin lampulle.<\/p>\n

N\u00e4in voitiin selitt\u00e4\u00e4 eritt\u00e4in selke\u00e4sti, miksi sarjakytkenn\u00e4ss\u00e4 lamput palavat himme\u00e4mmin: energia jaetaan useamman lampun kesken.<\/p>\n

Rinnankytkent\u00e4 \u2013 kaikki t\u00f6rm\u00e4\u00e4v\u00e4t samaan ongelmaan<\/h3>\n

\"\"<\/p>\n

Rinnankytkenn\u00e4ss\u00e4 jokaisen lampun j\u00e4nnite on sama kuin pariston j\u00e4nnite.<\/p>\n

Toisin sanoen vaikka kuljettajia olisi useita, jokaisen t\u00e4ytyy silti kuljettaa yht\u00e4 paljon energiaa kuin paristo antaa.<\/p>\n

Juuri t\u00e4m\u00e4n kuvaaminen mallilla osoittautui koko teht\u00e4v\u00e4n vaikeimmaksi osuudeksi.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Vaikka mallia kehitettiin siten, ett\u00e4 kaksi kuljettajaa toimitti paketteja eri lampuille, “j\u00e4nniteongelma” ei kadonnut.<\/p>\n

Pariston energiam\u00e4\u00e4r\u00e4 ja lamppujen saama energiam\u00e4\u00e4r\u00e4 eiv\u00e4t tuntuneet t\u00e4sm\u00e4\u00e4v\u00e4n.<\/p>\n

Saman sein\u00e4n kohtasivat my\u00f6s liukum\u00e4kimallia k\u00e4ytt\u00e4neet oppilaat.<\/p>\n

\"\" <\/p>\n

Juuri mallien rajat avaavat oven todelliseen oppimiseen<\/h3>\n

“En saa t\u00e4t\u00e4 selitetty\u00e4.”<\/p>\n

“T\u00e4h\u00e4n tulee ristiriita.”<\/p>\n

N\u00e4m\u00e4 kommentit eiv\u00e4t ole ep\u00e4onnistumisen merkkej\u00e4, vaan osoitus siit\u00e4, ett\u00e4 oppilas ajattelee syv\u00e4llisesti.<\/p>\n

My\u00f6sk\u00e4\u00e4n ammattifyysikoiden k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4t mallit eiv\u00e4t pysty selitt\u00e4m\u00e4\u00e4n kaikkea t\u00e4ydellisesti. Mallin rajojen tunnistaminen on ensimm\u00e4inen askel kohti parempaa mallia.<\/p>\n

Monet oppilaat pystyiv\u00e4t selitt\u00e4m\u00e4\u00e4n s\u00e4hk\u00f6virran melko hyvin, mutta j\u00e4nnitteen kohdalla vastaan tuli vaikeuksia. Ehk\u00e4 juuri t\u00e4m\u00e4 “muuri” oli koko oppitunnin arvokkain oppimiskokemus.<\/p>\n

Kun mukaan tuodaan viel\u00e4 vastuksen k\u00e4site, mallit voivat kehitty\u00e4 entist\u00e4 pidemm\u00e4lle. Jatko-osan l\u00f6yd\u00e4t t\u00e4\u00e4lt\u00e4.<\/p>\n

\u96fb\u6d41\u30fb\u96fb\u5727\u30fb\u62b5\u6297\u306e\u30e2\u30c7\u30eb\u5316\u306b\u3064\u3044\u3066<\/a><\/p><\/blockquote>\n