Обучение школьников решению задач.
Для учителей физики решение задач с учащимися — одно из труднейших звеньев учебного процесса. При неудачной его организации большинство учащихся начинают считать физику очень трудным предметом, так как плохо справляются именно с решением задач. Чтобы научить ребят этому, следует дать им представление о том, что их работа должна состоять из трех по- следовательных этапов: 1) анализа условия задачи (что дано, что требуется найти, как связаны между собой данные и искомые величины и т.д.), 2) собственно решения (составление плана поиска нужных величин и его осуществление), 3) анализа результата решения. Кроме того, важно (особенно в начальный период), чтобы обучение проходило в атмо сфере взаимодействия и сотрудничества учителя и учащихся, как их совместная деятельность. Поэтому в случае каждой конкретной задачи необ- ходимо предусмотреть предварительный этап работы для определения дидактических целей постановки этой задачи, ее роли в достижении намечаемых результатов урока, оценки позна- вательной содержательности задачи, соразмерности ее сложности с уровнем подготовленности учащихся (что позволит упростить или усложнить ее условие). Заранее (до постановки задачи на уроке) следует продумать и выбрать методику работы: форму подачи содержания задачи (громкое прочтение условия, раздача всем ученикам листов с текстом задачи, демонстрация слайда, опыта и пр.), организацию решения (самостоятельное каждым учащимся, коллективное с об- суждением только плана, коллективное с записью на доске хода решения и т.д.), анализа ответа (оценка его правдоподобности, проверка опытом, сравнение с табличными данными и т.п.). При анализе условия задачи должна превалировать деятельность учащихся. Одна из главных целей анализа — определить объект (или систему), который рассматривается в задаче, установить его начальное и конечное состояния, а также явление или процесс, переводящий его из одного состояния в другое, выяснить причины изменения состояния и определить вид взаимодействия объекта с другими телами (это помогает объяснить физическую ситуацию, описанную в условии, и дать ее наглядное представление в виде рисунка, чертежа, схемы). Заканчивается анализ содержания задачи краткой записью условия с помощью буквенных обозначений физических величин (обязательно ука- зываются наименования их единиц).
Приступая к решению задачи, надо напоминать ученикам о необходимости иметь план действий: представлять себе, поиск каких физических величин приведет к конечной цели. В общем виде план решения задач может быть таким. • У с т а н о в и т ь с в я з и и в з а и м о д е й с т в и я р а с с м а т р и в а е м ы х о б ъ е к т о в , п р и ч и н ы и с л е д с т в и я п р о и с х о д я щ и х я в л е н и й и п р о ц е с с о в . В ы д е л и т ь г л а в н о е , п р е н е б р е ч ь второстепенным. • Выявить особенности изменения состояния объекта (системы). • Определить теории и законы, которым подчиняются эти изменения. • Записать формулы, устанавливающие связи м е ж д у известными и искомыми величинами. • Выяснить, какие физические величины неизвестны и как их можно найти (как они связаны с данными). Если надо, разбить сложную задачу на последовательность простых, в результате решения которых будут найдены эти, «промежуточные», величины. Внести при необходимости дополнения в рисунок (график, схему), сделанный первоначально. Во время реализации плана решения задачи (т.е. самого решения) ученик подбирает все необходимые данные, делает дополнительные построения на рисунке (графике, схеме), производит необходимые измерения, составляет после- довательность расчетных формул (систему уравнений), выполняет нужные математические преобразования и получает формулу для определения искомой величины, выражает значения входящих в нее физических величин в единицах СИ, подставляет их в формулу и, сделав вычисления, получает численный результат. Правильность полученной формулы необходимо проверить выполнением действий с наименованиями единиц физических величин или (иногда) методом симметрии, или по соответствию физическому смыслу. (Систематически обучая ребят этим действиям и требуя их выполнения, учитель вырабатывает у школьников привычку осуществлять самоконтроль при решении задач, которая облегчает им потом поиск допущенной ошибки.) Правильность численного результата проверяется путем устной прикидки порядка полученной величины или оценкой правдоподобия ответа, а при возможности и с помощью изме- рений в эксперименте. На этом этапе работы учителю необходимо следить за выбором учениками наиболее рационального способа решения задачи и знанием ими соответствующего математического аппарата (надо максимально использовать межпредметные связи физики и
математики). Заранее надо предусмотреть, какой именно способ проверки решения в общем виде порекомендовать учащимся ( п р а в и л о размерностей, метод симметрии, соответствие физическому смыслу) для рассматриваемой задачи, какие «под- сказки» и пояснения дать учащимся, испытывающим затруднения, как добиться понимания необходимости анализа полученного ответа и как его провести в данном случае. Заканчиваться решение должно оценкой его рациональности, выяснением суще ствования других спо собов и и х сопоставлением (отмечаются преимущества и недостатки каждого, а также используется дополнительная возможность проверки решения: его правильность будет подтверждена получением того ж е ответа другим способом решения). Следует подчеркнуть особенности этого решения по сравнению с теми, что выполнены ранее (какие приобретены новые знания и умения), возможность использования примененного способа для решения других задач. Важно исследовать условия, при которых задача имеет одно или несколько решений (или не имеет решения), и выяснить их физический смысл, рассмотреть возможность составления задач, обратных данной. Учитель для анализа решения задачи должен прояснить для себя вопрос о том, по каким признакам оценивать рациональность выполненных действий, как стимулировать учащихся к поиску дополнительных возможностей проверки правильности решения задачи и других способов ее решения. При обсуждении полученного ответа следует выяснить, как повлияла на него идеализация условия задачи (принятые приближения и допущения). Конечно, не при каждом решении и не любой задачи, к тому же не сразу можно реализовать отмеченные здесь этапы и элементы работы учителя и учеников. Но имея их в виду и организовывая соответствующим образом занятия, удастся добиться того, что постепенно, исподволь, но учащиеся усвоят технологию решения физических задач. Замечено: чем детальнее продумана и представлена модель умственных и практических операций, выполняемых при решении той или иной задачи, тем успешнее проходит обучение. Поскольку оно осуществляется чаще всего посредством получения ответов на логическую совокупность следующих друг за другом вопросов (корректирующих, наводяших и др.), ставить эти вопросы надо правильно, своевременно, лучше в увлекательной форме. Со временем ученики научатся правильно формулировать вопросы, мысленно задавая их себе и проникая тем самым в физическую сущность задач, а это — главное условие успешного их решения.