Opinto-opas

Tavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa:
- mallintaa fysikaalista ympäristöä ja soveltaa mallia tekniikan maailmaan
- tunnistaa insinöörin työssä fysiikan taholta tulevat mahdollisuudet ja rajoitukset
- toteuttaa ongelmaan sopivan mittausjärjestelyn ja suorittaa mittaukset
- käyttää perusmittalaitteita
- arvioida mittausten epävarmuuden ja yksinkertaisissa tapauksissa määrittää mittaushavainnoista johdetuille tuloksille luotettavuusrajat
- tehdä ja tulkita graafisia esityksiä
- pitää tutkijan työkirjaa ja raportoida tuloksista sekä kirjallisesti että suullisesti
- toimia laboratorioissa turvallisesti
- toimia turvallisesti erilaisten radioaktiivisen säteilyn lajien kanssa
- toimittaa laboratoriossa syntyneet jätteet oikeisiin käsittelypisteisiin.

Sisältö

- työturvallisuus laboratoriossa
- fysikaalinen mallintaminen
- radioaktiivinen säteily
- mittaaminen, luotettavuusarviointi, mittaustulosten käsittely ja tulkinta
- graafiset esitykset, raportointi
- laboratoriojätteiden käsittely

Oppimateriaalit

Opettajan laatimaa materiaalia, joka jaetaan ItsLearning työtilan kautta.

Lisäksi teorian tukena:
Momentti 1, Insinöörifysiikka, Pentti Inkinen & Jukka Tuohi. Otava.
Momentti 2, Insinöörifysiikka, Pentti Inkinen, Reijo Manninen & Jukka Tuohi. Otava.
Lukion fysiikan kirjat laboratoriotöiden aihealueisiin liittyen

Käytettävät taulukkokirjat:
- Tammertekniikka: Tekniikan kaavasto
- Otava: MAOL-taulukot

Opetusmenetelmät

Kurssin alussa on lähiopetusta, jossa käydään läpi laboratoriotöissä vaadittavaa teoriaa.

Laboratoriotyöt ovat kurssin keskeisin asia. Ennen laboratoriotyötä oppiminen perustuu itsenäiseen opiskeluun ja laboratoriotyöhön valmistautumiseen. Se pitää sisällään ennakkomateriaalien lukemista sekä tarvittaessa omatoimista tiedonhankintaa ja opiskelua.

Laboratoriotyön aikana oppiminen perustuu osittain ohjattuun ja myöhemmin pääpainoisesti omatoimiseen laboratoriotyöskentelyyn.

Laboratoriotyön jälkeen tai jopa laboratoriotyön aikana harjoitellaan mittaustulosten raportointia sekä suoritetun työn kriittistä arviointia.

Kaikki osa-alueet edellyttävät omatoimisen työskentelyn lisäksi ryhmätyöskentelyä. Laboratoriotyöt tehdään 2-4 hengen pienryhmissä.

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Kurssin lopussa on tentti viikolla 17-18. Kurssin arvionti perustuu pääasiallisesti raportteihin eikä koe ole pakollinen. Tämän takia kurssilla ei järjestetä uusintakoetta. Kurssin lopussa on varattu yksi työkerta suorittamatta jääneitä töitä varten.

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

Fysikaalinen mittaaminen on insinöörityön perusta. Tätä harjoitellaan suorittamalla fysiikan eri osa-alueisiin liittyviä mittauksia, joiden sovellukset painottuvat ICT-alalle. Omatoiminen valmistautuminen valmistaa opiskelijaa omaksumaan insinöörin tavoin tietoa teknisestä materiaalista ja mittausteknisistä lähtökohdista. Opintojakson aikana mittausten kautta tulevat tutuiksi myös fysiikan merkintätavat, terminologia ja tieteelliset standardit. Pienryhmätyöskentely laboratoriossa opettaa tiimityöskentelyn perustaitoja ja edistää vertaisoppimista ja -opetusta.

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

Ei valinnaisia suoritustapoja

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Tämä kurssi perustuu suurelta osin käänteiseen oppimiseen eli suurin osa kurssin työtunneista tulee mittauksiin valmistautumisesta sekä mittausraportoin viimeistelystä.

Oppitunnit 6h
Mittausvälineiden käytön omatoiminen opiskelu 10h
Mittauksiin valmistautuminen 36h (4h per mittauskerta)
Laboratoriomittaukset 18h (2h per mittauskerta)
Raporttien viimeistely 18h (2h per raportti)
Valmistautuminen loppukokeeseen 10h

Sisällön jaksotus

Viikot 3 - 5:
• Turvallisuus ja laboratoriokäytänteet
• Yksiköt, mittaaminen ja raportointi
• Graafiset esitykset ja kulmakeroimet

Viikot 6 - 17
• Laboratorioharjoitustöitä (8 kpl) ja 1 laaja ennakkotehtävä
• Rästivuoro (kurssin lopussa)
• Loppukoe (viimeinen labrakerta)

Viestintäkanava ja lisätietoja

Huomaa, että kurssilla ei ole paikallaolopakkoa, mutta kurssi edellyttää laboratoriotöihin osallistumista. Koska kurssille on paljon tulijoita, on opiskelijoiden omalla aktiivisuudellaan (läsnäololla) osoitettava mukanaolonsa kurssin alussa. Epäaktiiviset opiskelijat poistetaan kurssilta ja heidän tilalleen otetaan tarpeen mukaan uusia opiskelijoita.

Kurssimateriaali ja tarkemmat tiedot löytyvät kurssin ITSlearning alustalta.

Opettajaan voi olla yhteydessä sähköpostilla tai ITSlearningin viestillä.

Arviointiasteikko

H-5

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Kaikki harjoitustyöt arvioidaan pisteytetysti palautetun raportin perusteella. Raporttien arvioinnissa huomioidaan myös niihin liittyvien ennakkotehtävien suorittaminen sekä ryhmän jäsenten henkilökohtainen osallistuminen työn suorittamiseen.

Kurssilla on yhteensä 8 harjoitustyötä.
Näistä kuudesta saa max 20 pistettä.
Ensimmäisestä työstä saa max 8 pistettä.
Virtapiirit-työstä saa max 32 pistettä.

Mittausraporteista voi saada yhteensä siis 160 pistettä.
Loppukokeesta korkeintaan 80 pistettä.
Siten yhteensä voi saada korkeintaan 240 pistettä.

Hylätty (0)

Alle 108 pistettä.

Opiskelija ei hallitse laboratoriotyön perusteita, joihin sisältyy töihin valmistautuminen, mittausten suorittaminen ja raportin tekeminen.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)

Vähintään 108 pistettä ja alle 156 pistettä.

Opiskelijan valmistautuminen töihin on ollut heikkoa, mittausten suorittaminen on ollut suurelta osin virheellistä ja raportit ovat heikkotasoisia.

Arviointikriteerit, hyvä (3-4)

Vähintään 156 pistettä ja alle 204 pistettä.

Opiskelija on valmistautunut mittauksiin hyvin ja hän osannut suorittaa mittaukset suurelta osin oikein. Hän on voinut tehdä virheitä, mutta hän on kyennyt tunnistamaan ja korjaamaan tekemiään virheitä. Raportit ovat kohtuullisesti tai hyvin laadittuja eikä niissä ole kauheasti virheitä.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Vähintään 204 pistettä.

Valmistautuminen mittauksiin on kiitettävää ja opiskelija suorittaa lähes kaikki mittaukset kiitettävästi. Opiskelija saa tehdä virheitä, mutta hän kykenee analysoimaan omaa työskentelyään ja sen avulla hän on oppinut tunnistamaan ja korjaamaan virheitään. Raportit ovat hyvin kirjoitettuja ja eivät sisällä juurikaan virheitä.

Tavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa:
- mallintaa fysikaalista ympäristöä ja soveltaa mallia tekniikan maailmaan
- tunnistaa insinöörin työssä fysiikan taholta tulevat mahdollisuudet ja rajoitukset
- toteuttaa ongelmaan sopivan mittausjärjestelyn ja suorittaa mittaukset
- käyttää perusmittalaitteita
- arvioida mittausten epävarmuuden ja yksinkertaisissa tapauksissa määrittää mittaushavainnoista johdetuille tuloksille luotettavuusrajat
- tehdä ja tulkita graafisia esityksiä
- pitää tutkijan työkirjaa ja raportoida tuloksista sekä kirjallisesti että suullisesti
- toimia laboratorioissa turvallisesti
- toimia turvallisesti erilaisten radioaktiivisen säteilyn lajien kanssa
- toimittaa laboratoriossa syntyneet jätteet oikeisiin käsittelypisteisiin.

Sisältö

- työturvallisuus laboratoriossa
- fysikaalinen mallintaminen
- radioaktiivinen säteily
- mittaaminen, luotettavuusarviointi, mittaustulosten käsittely ja tulkinta
- graafiset esitykset, raportointi
- laboratoriojätteiden käsittely

Oppimateriaalit

Study material provided by the teacher in ITSlearning.

In addition for self study on physics theory: OpenStax College Physics AP (free online)

Opetusmenetelmät

Contact teaching at the start of the course is about the theory necessary to work in the lab.

Lab assignments are the main part of the course. Each assignment is done in groups of 2-4 students (both preparation before and finishing the report after the lab session).

For each assignment, the students must prepare in advance by studying the instructions and any additional material applicable to the assignment, independently searching for information if necessary.

During the lab work the student receives assistance from the teacher. This assistance is gradually lessened as the course progresses.

During and after the lab work the student practices reporting and critical evaluation of the performed work.

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Exam is at the end of the course according to group specific schedule.
Since the grading on the course is largely based on the reports, the exam itself is not mandatory, and therefore no retake opportunity is arranged.

Note that the reports must be returned on time.

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

Physical measurements are the basis of engineering. This is practiced by undergoing measurements that emphasise fields of Physics most relevant to ICT. Themes of energy conservation and efficiency are highlighted in several of the assignments. The student practices notation, terminology and standards relevant to Physics as well as science and engineering in general. Working in small groups teaches basic teamworking skills and promotes peer learning and teaching.

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

The course is largely based on flipped learning, meaning that most of the time allocated for this course is spent in preparation for the assignments and finishing the reports after the lab sessions.

Lessons: 6h
Independent study of measuring equipment: 10h
Preparation for the assignments: 36h (4h x 9)
Measurements during lab sessions: 18h (2h x 9)
Finalising the reports: 18h (2h x 9)
Independent preparation for the lab exam: 10h

Sisällön jaksotus

First couple of weeks:
- Introduction to the course and lab safety
- SI system and reporting
- Graphical presentations, fitting a graph, calculating the slope.

Then:
- 8 laboratory sessions and 1 extensive pre-assignment
- End of the course: one missing labs session and one lab exam

Viestintäkanava ja lisätietoja

Please note that the course does not have a mandatory attendance requirement per se - but, in practice there is, since the assignments can only be performed if physically present in the lab sessions. Inactive students are removed from the course.

Course communication and information about the course is in ITSlearning platform which you can see after enrolling to the course.

The student may contact the teacher by email or by messaging on ITS.

Arviointiasteikko

H-5

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

All assignments are graded on a point scale based on the report submitted. The report grading includes the pre-assignment as well as how each team member has personally contributed to the assignment.

There are a total of 8 assignments.
First assignment is up to 8 points.
The electronics assignment is up to 32 points and the six others are up to 20 points.
Lab test is up to 80 points.
Total max. amount of points is 240.

Note that you cannot receive points for the report if you have not participated in the lab session. Being late or having not done the pre-assignment before the lab session affects the grading.

Hylätty (0)

Less than 108 points

The student does not meet the basic requirements of working in the lab, which include preparing for the assignments, performing measurements and writing reports.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)

At least 108 and less than 156 points

The student's preparation for the assignments is weak, a considerable portion of the measurements taken are incorrect and the quality of the reports is low.

Arviointikriteerit, hyvä (3-4)

At least 156 and less than 204 points

The student has prepared well for the assignments and has performed most of the measurements correctly. The student may have made errors but has shown an awareness of them and tried to correct them. The quality of the reports is fine.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

At least 204 points

The student has prepared very well for the assignments and has performed almost all of the measurements correctly and precisely. The student may have made errors but has shown an awareness of their own working and learned to recognise and correct their mistakes. The quality of the reports is very good.