PARIM PRAKTIKA: Digitaalse andmekoguja LabQuest (Vernier) kasutamisvõimalustest õppetöös


Avaldaja:Kristi Semidor02. Detsember 2009

Ajal, mil koolid on silmitsi rahapuudusega, näib ebasobiv soovitada õppevahendit, mille hind küünib viie-kuue tuhande kroonini. Tänu juhtkonna asjalikule suhtumisele on õnnestunud Tartu Mart Reiniku kooli nimetatud andmekogujad muretseda ning kuna isiklikud kogemused on positiivsed, siis jagan neid rõõmuga. Allolev on lühike kokkuvõte kaheaastasest praktikast nimetatud andmekoguja kasutamisest. Artikkel sai bioloogiakeskne tänu autori taustale, kuid kuna bioloogia ühendab endas keemia, füüsika, geograafia ja matemaatika parimaid külgi, siis loodan, et see innustab ka teisi loodusainete õpetajaid, kirjutab Tartu Mart Reiniku Gümnaasiumi bioloogiaõpetaja Lauri Mällo.

LabQuesti andmekoguja ja selle lisad
LabQuesti andmekoguja kõigi tehniliste võimalustega peab iga kasutaja ise tutvuma. Ülevaate leiab tootja kodulehelt (http://www.vernier.com/). Siinkohal olgu ära toodud vaid lühike kokkuvõte. Andemkoguja võimaldab korraga koguda andmeid nelja erineva anduriga. Andmed esitatakse koheselt nii graafiku kui ka tabeli kujul  ekraanil. Andmefaile on võimalik salvestada ning jooksvalt teostada ka lihtsamat satatistilist analüüsi. USB-liides võimaldab andmekoguja lihtsalt siduda arvutiga ja seeläbi ka projektoriga demonstratsioonkatsete puhul kiiret ülevaadet suurel ekraanil.

Tootja pakub andmekoguja juurde terve rea füüsika, keemia ja bioloogia töödeks mõeldud andureid, mille loetelu leiab siit, eestikeelse loetelu koos kehtiva hinnakirjaga aga näiteks OÜ Total Eesti kodulehelt.

Ilmselgelt ei ole põhjust muretseda kooli kõiki andureid. Tegemist on ainetevahelist integratsiooni soodustava õppevahendiga – loodusainete õpetajatel tuleks omavahel läbi mõelda, millised andurid on hädavajalikud ja milliseid peaks muretsema vaid ühe, milliseid mitu. Ideed, mis esimesel hetkel võivad tunduda väga head, võivad hiljem osutuda kesisteks. Nii ei ole mõtet muretseda tervele klassile EKG sensoreid, mis võimaldavad teha suhteliselt piiratud hulga töid. Andurid süsihappegaaasi ja hapniku hulga mõõtmiseks õhu või vee keskkonnas on kasutusvõimalustelt tunduvalt praktilisemad. Andmekoguja ja anduritega käib kaasa ka teatav tarkvara, kuna mõned keerulisemad andurid vajavad arvuti tuge. Tootja pakub omalt poolt kaasa ka praktiliste töölehtede kogud, mis sobivad ideede kogumiseks, kuid jäävad ehk pisut liiga staatilisteks, jättes palju ruumi õpetaja fantaasiale.

Kui ressurssi on vaid ühe andmekoguja jaoks?

Andmekoguja kui demonstratsioonvahend
Liides arvutiga võimaldab kuvada kogu katseandmestiku või ka käimasoleva vaatluse andmed suurele ekraanile – nii on võimalik teatavaid protsesse tervele klassile näidata. Näiteks võib kuvada ekraanile katseisiku EKG või vererõhu ja pulsisageduse muutusi füüsilisel koormusel. Aeganõudvam on lasta erinevates tundides rühmadel teha läbi sama praktilise tööna ning siis hiljem salvestatud andmeid suurel ekraanil demonstreerida – võrrelda ja analüüsida. Selge on see, et esimesel juhul on õpilased vaid pealtvaatajad, teisel juhul on puuduseks ajanappus. Kuid isegi siis on tavapärast õpiprotsessi mitmekesistatud.

Kasutamine uurimuslike tööde koostamiseks
Alati leidub õpilaste hulgas neid, kes tunnevad loodusainete vastu rohkem huvi kui teised. Antud andekoguja võimaldab koguda andmeid näiteks välitööde raames või pikema uurimusliku katse tegemiseks klassiruumis. Liikudes looduses on võimalik koguda ja salvestada andmed jooksvalt, hiljem saab neid klassiruumis analüüsida. Andmekoguja võimaldab määrata ka automaatse andmete kogumise kestvuse ja proovivõtmise intervalli. Näiteks on võimalik ööpäevaste temperatuurikõikumiste leidmiseks määrata vaatlusaeg kuni 180 tundi ning automaatse proovivõtu intervall (nt 10x/h), hiljem saab jälle salvestunud andmeid analüüsida. Selline funktsioon võimaldab jälgida protsesse, mille kulg on liiga aeglane, et neid saaks n-ö pidevalt ninapidi juures olles vaadelda.

Paar lihtsat näidet läbiproovitud töödest:
· „Erinevate veekogude vee pH, temperatuuri, elektrijuhtivuse ja hapnikusisalduse hindamine“. Läbiviidud pikemal välikäigul huviliste õpilastega. Ekskursioon viis nelja-viie eriilmelise veekogu juurde, kus antud parameetreid sai mõõta. Selle kõrvale lisati kirjeldused veekogu elustikust. Hiljem oli võimalik võrrelda veekogusid omavahel ja püüda luua seoseid elustiku ja vee keemilis-füüsikaliste omaduste vahel.
· „Erinevate veekogude BHT5 e. bioloogilise hapnikutarbe hindamine“. Sel juhul seisis andmekoguja koos lahustnud hapniku sisaldust mõõtva anduriga viie ööpäeva jooksul kapis ning õpilastel oli võimalik hinnata erinevatest veekogudest pärineva vee BHT5 väärtusi. Samal viisil saaks hinnata pikemal ajalisel katsel näiteks fotosünteesi intensiivsuse tsüklilisust vastavalt valguse ööpäevasele muutumisele, kui kasutada gaasilise CO2 või O2 andureid.

Milliseid võimalusi annab andmekoguja juhul, kui neid jagub tervele klassile?
Siin piirab rakendamist vaid juhendaja fantaasia ning ressursid, mida saate kulutada erinevate andurite ostmiseks. Enamike andurite puhul on tegemist vahenditega, mida võiks  klassikomplektis olla paar-kolm. See võimaldab väiksemate kulutustega teha võimalikult mitmekesiseid töid.

Loodusainete erikursused
Paljudes koolides on gümnaasiumiosas tegemist klassidega, mille suunaks on kas reaal- või loodusained. Isiklikult näen antud andmekogujas võimalust just nende kursuste sisukamaks muutmisel. Enamikel juhtudel on neis klassides enam tunniressurssi ja ka õpilased on motiveeritumad. Milliseid töid saaks läbi viia, see oleneb juba juhendavast õpetajast ja kursuse sisust. Isiklikud kogemused piirduvad kahe aasta abituuriumiga, kus õpilastel tuli mitmetes tundides viia läbi erinevaid lühikesi uurimistöid, mis haarasid endas kogu teadusliku uurimismeetodi skaalat alates probleemipüstitusest kuni tulemuste analüüsini. Praktikumide peaeesmärgiks oli pigem uurimusliku lähenemise tutvustamine, kui faktiteadmiste andmine. Ilmselgelt tahab kogu metoodika kohendamist ja tulemuste osas võib norida, kuid olen veendunud, et lõpuks saab tulemus hea.

Mõned lihtsad näited läbiviidud töödest:
· „Planeeri ja vii läbi katse kahe teguri mõjust fotosünteesi intensiivsusele“
Selles töös kasutasid õpilased järgmisi vahendeid – gaasilise CO2 ja O2, vees lahustunud O2, valguse intensiivsuse, temperatuuri, pH ja elektrijuhtivuse andurid. Vaadeldavaks organismiks oli kanada vesikatk. Õpilastel tuli esmalt meelde tuletada, millised tegurid mõjutavad fotosünteesi, püstitada hüpoteesid ja siis, lähtuvalt oma võimalustest, planeerida katse ning see läbi viia. Viimaks esitada saadud tulemused ning neid analüüsida. Mõtlemist oli piisavalt palju, tegemist keerulise ülesandega ja mitte alati ei lõppenud see edukalt, kuid sundis mõtlema, vaidlema, arutlema, nii et täitis minu seatud eesmärgi.

· „Planeeri ja vii läbi katse selgitamaks hüpo- ja hüperventilatsiooni inimesel“
Selles töös tuli õpilastel hinnata, kuidas muutub inimese hapnikutarve hüpo- ja hüperventilatsiooni korral. Kasutada oli pulsomeeter ja CO2 ja O2 andurid. Rühmas oli kuus katseisikut, kelle tulemusi siis omavahel sai võrrelda ning teha üldistusi ja kokkuvõtteid.

Tavatunnis kasutamine
Tavaklassis, kus huvi võib olla madalam, tuleb õpetajal rohkem panustada asja toimimisse. Ilmselgelt on andurite kasutamine pigem rühma kui individuaalne töö. Kogemused näitavad, et andmekoguja rakendamisel tuleb kasuks õpilase arvutikasutusoskus, kuna sarnasus arvutiga on elemetaarsel tasemel olemas. Esimesel „kohtumisel“ on parem lasta õpilastel ise avastada andmekoguja võimalusi. Kõige lihtsam on seda teha temperatuurianduri rakendamisega kas või kehatempeartuuri mõõtmiseks, andmete salvestamiseks ja analüüsimiseks. Tööd, mida planeerida tavatundidesse, peavad olema lihtsad ja esimesel hetkel väga konkreetsete töökorraldustega. Samuti peaks need olema „kiired“, õpilane peab nägema tulemust, siis on see köitev.

Paar näidet, mis sobiks põhikooli:
· „Pärmseene ainevahetuse kiiruse hindamine tekkiva CO2 hulga järgi“
· „Kuidas ja miks muutub pulsisagedus ja hapnikutarve lühikesel füüsilisel koormusel“
· „Milline on minu EKG joon ja mida tähendavad erinevad „sakid“ sellel“
ning gümnaasiumisse:
· „Erinevate tegurite mõju taimede fotosünteesi intensiivsusele“
· „Kehamassi ja tarbitud hapnikuhulga seos selgrootutel loomadel“
· „Selgrootute (vihmauss ja kiritigu) ainevahetuse kiiruse võrdelmine“
· „Füüsilise koormuse mõju pulsisagedusele, muutused EKG näitajates“
· „Füüsilise koormuse mõju inimese hapnikutarbele“

Selge on see, et tavatundides on kõigil aega vähe, võib-olla jõuab andmekogujat rakendada vaid paaril korral aastas, kuid esialgu oleks seegi hea. Kui seda teevad oma tundide raames kõik loodusainete õpetajad, siis tekiks õpilastel juba paari korraga harjumus ning esialgne suunamatuna näiv elevus asendub asjalikuma sisulise nokitsemisega.

Kokkuvõtteks loodan, et vaatamata teatavale pealiskaudsusele, tekitasid kirjapandud mõtted vähemalt soovi kirjeldatud õppevahendiga tutvuda ning loodan, et nii mõnigi õpetaja leiab sellele rakenduse ka oma tundides.

Lauri Mällo, Tartu Mart Reiniku Gümnaasiumi bioloogiaõpetaja
Koolielu
Lisatud 19. novembril 2009