Применение задач-оценок на старшей ступени изучения физики в средней школе

Решение задач – нелегкий труд, требующий большого напряжения сил, он может нести с собой и творческую радость успехов, любовь к предмету, и горечь разочарований, неверие в свои силы, потерю интереса к физике. Решение задач – чуткий барометр, по которому учитель может постоянно следить за успехами и настроением учеников и эффективностью своей учебно-воспитательной работы.

 

§1.2. Роль и место задачи в обучении физике

Решение задач относится к практическим методам обучения и как составная ее часть выполняет те же функции: образовательную, воспитательную, развивающую, но, опираясь на активную мыслительную деятельность ученика.

Образовательная функция задачи заключается в сообщении учащимся определённых знаний, выработке у учащихся практических умений и навыков, ознакомление их со специфическими физическими и общенаучными методами и принципами научного познания.

Известные отечественные психологи П. И. Зинченко и А. А. Смирнов установили следующую закономерность (закономерность Смирнова-Зинченко): «Учащийся может запомнить материал непроизвольно, если выполняет над ним активную мыслительную деятельность, и она направлена на понимание этого материала»[11].

Решение задач, безусловно, требует активной мыслительной деятельности. Поэтому на материале задач учитель может сообщить учащимся новые знания, и даже материал, изучаемый теоретически, можно объяснить «на задаче».

Согласно одной из аксиом методики, знания считаются усвоенными только тогда, когда ученик может применить их на практике. Решение задач – практическая деятельность. Значит, задача играет и роль критерия усвоения знаний. По умению решить задачу мы можем судить: понимает ли ученик данный закон, умеет ли он увидеть в рассматриваемом явлении проявление какого-либо физического закона. А научить этому можно – опять же – через решение задач. Практика показывает, что физический смысл различных определений, правил, законов становится действительно понятным учащимся лишь после неоднократного применения их к конкретным частным примерам-задачам.

Решение задач выполняет ещё одну важную образовательную функцию – формирование и обогащение понятия физической величины – одного из основных понятий физики.

Физические задачи играют также большую роль в реализации принципа политехнизма в процессе обучения. Многие из них показывают связь физики с жизнью, техникой, производством.

Воспитательная функция задач заключается в формировании научного мировоззрения учащихся. Они позволяют проиллюстрировать многообразие явлений и объектов природы и способность человека познавать их.

Решение задач воспитывает и общечеловеческие качества. Д. Пойа пишет: «Обучение искусству решать задачи есть воспитание воли. Решая не слишком лёгкую для себя задачу, ученик учится быть настойчивым, когда нет успеха, учится ценить скромные достижения, терпеливо искать идею решения и сосредоточиваться на ней всем своим «я», когда эта идея возникает. Если учащемуся не представилось возможности ещё на школьной скамье испытать перемежающиеся эмоции, возникающие в борьбе за решение, в его математическом образовании оказывается роковой пробел»[22]. Эти слова в полной мере можно отнести и к физическим задачам. При решении задач у школьников воспитывается трудолюбие, пытливость ума, смекалка, самостоятельность в суждениях, интерес к учению, воля и характер, упорство в достижении поставленной цели.

Развивающая функция задачи проявляется в том, что, решая задачу, ученик включает все мыслительные процессы: внимание, восприятие, память, воображение, мышление. При решении задач развивается логическое и творческое мышление. Однако необходимо помнить, что, если при изучении новой темы:

• учащемуся предлагают задачи только одного типа;
• решение каждой из них сводится к одной и той же операции (операциям);
• эту операцию учащемуся не приходится выбирать среди других, которые возможны в сходных ситуациях;
• данные задачи не являются для учащегося непривычными;
• он уверен в безошибочности своих действий,

то учащийся при решении второй или третьей задачи перестаёт обосновывать решение задачи, начинает решать задачи механически, только по аналогии с предшествующими задачами, стремится обойтись без рассуждений. Это приводит к ослаблению развивающей стороны решения задач. Поэтому необходимо учить школьников решению задач разными методами, как стандартными, так и не часто использующимися в школьной практике. Полезно одну и ту же задачу решать разными способами, это приучает школьников видеть в любом физическом явлении разные его стороны, развивает творческое мышление.

Разнообразие и важность функций, выполняемых задачей, приводит к тому, что задача занимает в учебном процессе важное место.[10]

 

 

§1.3. Классификация физических задач

К настоящему времени накоплено огромное количество задач. Все они различны по сложности, содержанию, способам решения. Возникает проблема их классификации. Такая классификация важна для учителя, т. к. она позволила бы ему избежать односторонности в выборе задач и осуществлять этот выбор на основе дидактических целей, которые необходимо достичь в соответствии с определённой учебной ситуации.

«Поскольку физические задачи отличаются друг от друга главным образом по содержанию и дидактическим целям, - пишет А.И. Бугаев; - то их можно классифицировать:  
а) по содержанию;

б) по степени сложности 
в) по способу выражения условия;  
г) по основному способу решения» [4].

По содержанию все задачи делятся на абстрактные и конкретные. Абстрактные – это те задачи, в которых нет конкретных числовых значений, и которые решаются в общем виде. Абстрактная задача выявляет более глубоко физическую сущность явлений, не отвлекая учащихся на конкретные несущественные детали. Конкретные задачи легче для учащихся, потому что конкретные числа приближают задачу к уровню развития ребёнка, который не научился ещё абстрагировать.

По степени сложности задачи делятся на простые, сложные, задачи повышенной сложности (трудности) и творческие. Простые – с использованием одной формулы. Они носят тренировочный характер и решаются обычно сразу же на закрепление нового материала. Сложные – с использованием нескольких формул. Эти формулы могут быть из разных тем. Повышенной сложности – связывающие в одну проблему несколько разделов. (Часто бывает, что для учеников сложность вызывает не физическая, а математическая составляющая решения задачи).

Творческие – алгоритм решения которых ученику не известен. Это могут быть задачи, по классификации Разумовского, исследовательские или конструкторские. Исследовательская задача отвечает на вопрос «почему?», а конструкторская – на вопрос «как сделать?»[24].

По основному способу выражения условия задачи делятся на текстовые, экспериментальные, графические и задачи-рисунки.

По способу решения задачи делятся на качественные, вычислительные, графические, экспериментальные.

Качественные – это такие задачи, при решении которых требуется объяснить то или иное физическое явление или предсказать, как оно будет протекать при данных условиях; в содержании этих задач отсутствуют числовые данные.

Пример:

1. Что произойдет с космонавтом при свободном полете космического корабля, если он выпустит (без толчка) из рук массивный предмет?

2. На одном конце соломинки  выдули мыльный пузырь и поднесли  другой ее конец к пламени горящей свечи. Почему пламя свечи будет отклоняться при этом в сторону?

И такие задачи решаются устно; необходимость обоснования ответов на поставленные вопросы приучает учащихся рассуждать, помогает глубже осознать сущность физических законов.

Количественные задачи – это такие задачи, в которых ответ на поставленный вопрос не может быть получен без вычислений. При решении количественных задач качественный анализ также необходим, но он дополняется еще и количественным анализом с подсчетом тех или иных количественных характеристик процесса. Количественные задачи разделяют на

• простые (тренировочные);
• сложные.

Под тренировочными задачами подразумеваются задачи, требующие простого анализа и простого вычисления. Решение таких задач (в небольшом количестве) необходимо для конкретизации только что сообщенной закономерности. Наиболее легкие из них решаются устно.

Пример количественной задачи: Определить сопротивление нихромовой проволоки, длина которой 150 м, а площадь поперечного сечения 0,2 мм2.

Экспериментальные задачи – это задачи, при решении которых с той или иной целью используется эксперимент.

Пример:

1.С помощью мензурки с водой определить вес деревянного бруска.

2. Вырежьте из бумаги кружок  чуть меньшего диаметра, чем монета. Отпустите одновременно монету и кружок. Какое из этих тел упадет раньше? Объясните явление. Положите бумажный кружок на монету и отпустите так, чтобы система падала монетой вниз. Опишите и объясните явление.

Решение экспериментальных задач способствует развитию наблюдательности, а также совершенствуются навыки обращения с приборами.

Графические задачи – это такие задачи, в процессе решения которых используют графики. Например:

1. Построить график пути равномерного движения, если  υ= 2 м/с.
2. Какие явления характеризует каждая часть графика АВ, ВС, СD и DE?

t,oC A

20

10

0 t, мин.

-10 B C

-20 D E

 

По роли графиков в решении задач их можно подразделить на два вида:

• задачи, ответ на вопрос которых может быть найден в результате построения графика;
• задачи, ответ на вопрос которых может быть найден с помощью анализа графика.

Решение графических задач способствует уяснению функциональной зависимостью между физическими величинами, привитию навыков работы с графиками, развитию умения работать с масштабами.

Положив в основу классификации задач их содержание, можно выделить следующие виды задач по физике:

• задачи с конкретным физическим содержанием;
• задачи с абстрактным содержанием;
• задачи с техническим содержанием;
• задачи с историческим содержанием;
• занимательные задачи.[6]

Задачи с техническим содержанием – задачи, в которых отражена связь физики с техникой или производством.

 Пример: Почему для постройки сверхскоростных реактивных самолетов используют специальные жароустойчивые сплавы?

Подобные задачи учитель может составлять сам, используя сообщения из газет, журналов, радио и телевидения. При решении таких задач все внимание учеников сосредоточено на раскрытии новых терминов.

Задачи с историческим содержанием – это такие задачи, в условиях которых использованы исторические факты об открытии законов физики или каких-либо изобретений. Они имеют большое познавательное и образовательное значение.

 Пример: В известных опытах О.Герике (1654 г.) с магдебургскими полушариями по изучению атмосферного давления, чтобы разнять два полушария, из которых был выкачан воздух, впрягли шестнадцать лошадей (по восемь к каждому полушарию). Можно ли обойтись в таком опыте меньшим количеством лошадей?(10 класс)

Занимательные задачи – это такие задачи, содержание которых дается в занимательной форме. Они могут быть качественными, экспериментальными или количественными.

Необычная постановка вопроса в таких задачах и последующее обсуждение результатов обычно глубоко заинтересовывают учащихся. К сожалению, в сборниках задач по физике мало задач занимательного характера. Поэтому их приходится подбирать учителю из других источников. Например: Я.И. Перельман «Занимательная физика», «Физика на каждом шагу»; В.И. Зибера «Задачи-опыты по физике». Пример занимательной задачи: почему не удается встать со стула, не нагибая корпуса вперед? Проверить на опыте и т.д.

Как уже было сказано, в настоящее время большинство сборников задач по физике не удовлетворяют в полной мере ни учителей, ни учащихся в современной основной школе. Поэтому важнейшей проблемой перед педагогами — физиками стоит проблема подбора физических задач к различным типам уроков. Процесс усвоения знаний при решении физических задач проходит ряд этапов: от восприятия к представлению, затем к пониманию, далее к запоминанию, применению знаний по образцу, и, наконец, к переносу знаний в новую нестандартную ситуацию. Соответственно этим этапам и должны подбираться задачи для решения[16].

В процессе изучения физики в основной и средней школах, по нашему мнению, целесообразно больше уделять внимания систематизации знаний, формированию практических навыков на основе решения качественных, оценочных и экспериментальных физических задач, что способствует развитию творческих способностей и самостоятельности учащихся.

Поэтому мы в своем исследовании остановимся на применение оценочных задач по физике, что является эффективным средством повышения качества обучения физике в основной школе.