Fysiikan ja kemian opintojen matematiikka tulee lukion opiskelijoille nopeasti tutuksi, mutta minkälaista matematiikkaa kätkeytyy biologian ja maantieteen ilmiöiden taustalle? Muun muassa tätä kysymystä lähti selvittämään kymmenkunta Turun Suomalaisen Yhteiskoulun lukion opiskelijaa, syventävällä kurssilla, joka sai nimekseen Luonnontieteiden matematiikka. Kurssi järjestettiin ensimmäistä kertaa vuoden 2017 syksyllä osana LukioTEKO-hanketta.
Kurssi käynnistyi populaatioiden dynamiikan tutkimuksella: miten mallinnetaan matemaattisesti väestön liikkuvuutta, syntyvyyttä ja kuolleisuutta? Entä mitä jänispopulaatiolle tapahtuu, jos alueelle muuttaa petoeläimiä, kuten susia tai ilveksiä? Kysymyksiin vastaamisessa matriisilaskenta osoittautui verrattomaksi työvälineeksi, kuten myös Turun yliopiston Tulevaisuuden teknologioiden laitoksella kehitetty ViLLE-oppimisjärjestelmä, jonka avulla harjoittelimme matriisien laskutoimituksia.
Kurssi huipentui vierailuun Ilmatieteen laitokselle, jonka aikana saimme kuulla syventävää tietoa sääilmiöistä ja niiden matemaattisesta mallintamisesta. Päivän aloitti tutkija Atte Harjanne, joka kertoi ilmastonmuutoksen taloudellisista ja yhteiskunnallisista vaikutuksista, sekä miten näihin muutoksiin voidaan ennakolta varautua. Tämän jälkeen Tuuli Perttula johdatteli meidät matemaattisesti syville vesille kertomalla numeerisista säänennustusmalleista. Laskennallisista ennustusjärjestelmistä tutuiksi tulivat mm. HIRLAM- ja HARMONIE-säämallit, joiden avulla Ilmatieteen laitoksessa tuotetaan lyhytaikaisia sääennusteita. Vierailun lopuksi Tiera Laitinen piti mielenkiintoisen esityksen revontulien synnystä, geometriasta sekä revontuliin liittyvien ilmiöiden ennustamisesta. Oletko esimerkiksi koskaan pohtinut, miksi revontulet näyttävät taivaanrannassa muodoltaan usein kaarevilta, tai mistä revontulet saavat kirjavat värinsä?
Kurssi antoi uusia matemaattisia työkaluja luonnonilmiöiden mallintamiseen, mistä on varmasti hyötyä lukion jälkeisissä opinnoissa. Moni opiskelijoista huomasikin matematiikkaa sellaistenkin luonnonilmiöiden taustalla, joissa sitä ei välttämättä aikaisemmin olisi odottanut näkevänsä. Vierailulla Ilmatieteen laitoksella oli myös antoisaa kuulla ammattilaisten omakohtaisia kertomuksia siitä, miten matematiikan sisällöt siirtyvät teoriasta käytäntöön tutkijoiden arjessa.
Lauri Ruotsalainen (LukioTEKO -pilottikurssin opettaja)
