Методика використання якісних задач при вивченні фізики в середній школі Рецензент



Скачати 266.31 Kb.
Дата конвертації19.03.2016
Розмір266.31 Kb.

Відділ освіти Валківської районної державної адміністрації
Високопільська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів
Валківської районної ради Харківської області

Методика використання якісних задач при вивченні фізики в середній школі

Рецензент: Іванська Лариса Петрівна, методист відділу освіти Валківської районної державної адміністрації
Автор-укладач: Перець Юрій Миколайович, вчитель фізики Високопільської ЗОШ І-ІІІ ст.., спеціаліст.

Високопілля



2013

Вступ


В останнє десятиріччя система шкільної освіти зазнала глибоких змін. Підвищення ролі інформації в житті сучасного суспільства призвело до зростання вимог, що пред’являються до рівня освіти випускників середніх шкіл.

У сучасному суспільстві гарна освіта полягає не тільки в тому, щоб випускник добре засвоїв систему понять і умовиводів, але і щоб він опанував методологією наукового пошуку, став здатним до творчої діяльності та відповідальності за свою роботу. Учень повинен вміти правильно орієнтуватися в тому що відбувається навколо, приймати кваліфіковані рішення, а для цього він повинен навчитися аналізувати весь комплекс факторів, що впливають на протікання процесів, висувати і доводити гіпотези, осмислювати реальні і можливі результати власних дій. Однією з причин недоліків сучасної освіти, є дефіцит часу, який пов’язаний в першу чергу з перенавантаженістю змісту шкільного курсу фізики. Фізика займає особливе місце серед шкільних дисциплін. Як навчальний предмет вона спрямована на формування в учнях наукової картини світу. Фізика формує творчі здібності учнів, їх світогляд і переконання, сприяє вихованню високоморальної особистості. Ця основна мета навчання може бути досягнута тільки тоді, коли в процесі навчання буде сформовано інтерес до знань. Очевидно, що прагнення до розширення інформаційного простору курсу веде до поверхневого, необдуманого заучування і, як результат, до зниження якості знань. Це посилюється ще й тим, що в більшості сучасних підручників фізики донині має перевагу інформаційно-пояснювальний підхід, а досліджуваний в шкільному курсі фізики матеріал слабо пов’язаний з повсякденним досвідом та інтересами учнів. Але протилежний процес скорочення навчальних програм, при поверхневому, виключно якісному розгляді багатьох важливих питань, також не допустимий, особливо для ліцеїв і класів з поглибленим вивченням фізики. Таким чином, інформаційно-насичений курс фізики необхідний, проте традиційні методи навчання часто призводять до формального засвоєння курсу і не дозволяють реалізувати весь потенціал фізики як навчального предмета. Для розв’язання даної проблеми необхідне широке використання прийомів навчальної діяльності, що підсилює пізнавальну активність і сприяє розвитку школярів при високому рівні засвоєння шкільного курсу фізики. Одним з ефективних засобів і методів є розв’язання якісних задач. Головна особливість якісних задач полягає в тому, що в них увага акцентується на якісній стороні фізичних явищ, властивостей тіл, речовини, процесів. Розв’язання таких задач потребує аналізу фізичної суті явища, побудови гіпотез та їх обґрунтування, і, відповідно, сприяє розвитку логічного та образного мислення. Розв’язання задач – невід’ємна складова частина процесу навчання фізики, оскільки вона дозволяє формувати і збагачувати фізичні поняття, розвивати фізичне мислення учня і його навички застосування знань на практиці. До того ж правильне розв’язання школярами якісних задач вказує на усвідомленість їх знань і відсутність формалізму. Тому застосування якісних задач дозволить значною мірою подолати багато негативних тенденцій, що мають місце в процесі викладання шкільного курсу фізики, а також значно зменшити проблеми, що виникають при вивченні поглибленого курсу фізики, такі, як зростання абстрактності наукових понять і міркувань, підвищення порогу доступності, сильна формалізація багатьох теорій із застосуванням складної математики, за якої часом втрачається фізичний зміст.

Що таке фізична задача


З точки зору психології, задача – це проблема, яка полягає у невідповідності між вимогами задачі і знаннями суб’єкта, і для її розв’язання суб’єкт повинен включити творчу розумову діяльність. У методиці під фізичними задачами розуміють проблему, яка вирішується за допомогою логічних умовиводів, математичних дій, експерименту на основі законів і методів фізики. Кожна задача містить інформаційну частину, умову і вимогу-питання. Інформаційна частина може бути досить багатою, тому сам зміст задачі дозволяє знайомити з історією, з досягненнями техніки, повідомляти відомості з інших наук. Розв’язання задач відноситься до практичних методів навчання і як складова частина навчання фізики виконує ті ж функції, що і вивчення фізики в цілому: освітню, виховну, розвиваючу, але, спираючись на активну розумову діяльність учня. Освітня функція задачі полягає в повідомленні учням певних знань, формуванню в учнях практичних умінь і навичок, ознайомленні їх із специфічними фізичними і загальнонауковими методами та принципами наукового пізнання. Відомі психологи П.І.Зінченко та А.О.Смирнов встановили таку закономірність (закономірність Смирнова-Зінченко): «Учень може запам’ятати матеріал мимоволі, якщо виконує над ним активну розумову діяльність, і вона спрямована на розуміння цього матеріалу». Розв’язання задач, безумовно, вимагає активної розумової діяльності. Тому на матеріалі задачі вчитель може повідомити учням нові знання, і навіть матеріал, що вивчається теоретично, можна пояснити «на задачі». Згідно з однією з аксіом методики, знання вважаються засвоєними тільки тоді, коли учень може застосувати їх на практиці. Розв’язання задач – практична діяльність. Значить, задача відіграє і роль критерію засвоєння знань. Дивлячись на вміння розв’язати задачу ми можемо судити: чи розуміє учень цей закон, чи вміє він побачити в розглянутому явищі прояв якого-небудь фізичного закону. А навчити цьому можна – знову ж – через розв’язування задач. Практика показує, що фізичний зміст різних визначень, правил, законів стає дійсно зрозумілим учнями лише після неодноразового застосування їх до конкретних окремих прикладів-задач. Розв’язання задач виконує ще одну важливу освітню функцію – формування і збагачення поняття фізичної величини – одного з основних понять фізики. Фізичні задачі відіграють також велику роль у реалізації принципу політехнизма в процесі навчання. Багато які з них показують зв’язок фізики з життям, технікою, виробництвом. Виховна функція задач полягає у формуванні наукового світогляду учнів. Вони дозволяють проілюструвати різноманіття явищ і об’єктів природи і здатність людини пізнавати їх.

Розв’язання задач виховує і загальнолюдські якості. Д. Пойа пише: «Навчання мистецтву розв’язувати задачі є виховання волі. Розв’язуючи не надто легку для себе задачу, учень вчиться бути наполегливим, коли немає успіху, вчиться цінувати скромні досягнення, терпляче шукати ідею розв’язання і зосереджуватися на нім всім своїм «я», коли ця ідея виникає. Якщо учню не виявилося можливості ще на шкільній лаві випробувати переміжні емоції, які з’являються у боротьбі за розв’язок, в його математичній освіті виявляється фатальна прогалина». Ці слова повною мірою можна віднести і до фізичних задач. При розв’язанні задач у школярів виховується працьовитість, допитливість розуму, кмітливість, самостійність у судженнях, зацікавленість навчанням, воля і характер, наполегливість у досягненні поставленої мети. Розвиваюча функція задачі виявляється в тому, що, розв’язуючи задачі, учень включає всі розумові процеси: увага, сприйняття, пам’ять, уява, мислення. При розв’язанні задач розвивається логічне і творче мислення. Однак необхідно пам’ятати, що, якщо при вивченні нової теми:



  • учню пропонують задачі тільки одного типу;

  • розв’язання кожної з них зводиться до однієї і тієї ж операції (операцій);

  • цю операцію учню не доводиться вибирати серед інших, які можливі в подібних ситуаціях;

  • дані задачі не є для учня незвичними;

  • він упевнений в безпомилковості своїх дій,

то учень при розв’язанні другої або третьої задачі перестає обґрунтовувати розв’язок задачі, починає розв’язувати задачі механічно, тільки за аналогією з попередніми задачами, прагне обійтися без міркувань. Це призводить до ослаблення розвиваючого боку розв’язання задач. Тому необхідно вчити школярів розв’язанню задач різними методами, як стандартними, так і тими, що не часто використовуються в шкільній практиці. Корисно одну і ту ж задачу розв’язувати різними способами, це привчає школярів бачити в будь-якому фізичному явищі різні його боки, розвиває творче мислення. Різноманітність і важливість функцій, які виконує задача, призводить до того, що задача займає у навчальному процесі важливе місце.

Класифікація задач


До теперішнього часу накопичено величезну кількість задач. Всі вони різні за складністю, змістом, способами розв’язання. Виникає проблема їх класифікації. Така класифікація важлива для вчителя, так як вона дозволила б йому уникнути однобічності у виборі завдань і здійснювати цей вибір на основі дидактичних цілей, які необхідно досягти відповідно до певної навчальної ситуації. Єдиної класифікації фізичних задач не існує. Задачі класифікуються:

  1. за змістом;

  2. за розділами;

  3. за основним методом розв’язання;

  4. за ступенем складності;

  5. за способом вираження умови.

Одна і та ж задача потрапляє, таким чином, у кілька різних класів. За змістом всі задачі діляться на абстрактні і конкретні. Абстрактні – це ті задачі, в яких немає конкретних числових значень, і які розв’язуються в загальному вигляді. Абстрактна задача виявляє глибше фізичну сутність явищ, не відволікаючи учнів на конкретні несуттєві деталі. Конкретні задачі легше для учнів, тому що конкретні числа наближають задачу до рівня розвитку дитини, яка не навчилась ще абстрагувати. За ступенем складності задачі діляться на прості, складні, задачі підвищеної складності (важкості) і творчі. Прості – з використанням однієї формули. Вони носять тренувальний характер і розв’язуються зазвичай відразу ж, на закріплення нового матеріалу. Складні – з використанням декількох формул. Ці формули можуть бути з різних тем. Підвищеної складності – зв’язуючи в одну проблему кілька розділів. (Часто буває, що для учнів складність викликає не фізична, а математична складова розв’язання задачі). Творчі – алгоритм розв’язання, яких учневі не відомий. Це можуть бути задачі, за класифікацією Розумовського, дослідні або конструкторські. Дослідницька задача відповідає на питання «чому?», А конструкторська – на питання «як зробити?» За основним способом вираження умови задачі діляться на текстові, експериментальні, графічні і задачі-малюнки. За способом розв’язання задачі діляться на якісні, обчислювальні, графічні, експериментальні. Відмітна особливість якісних задач у тому, що їх умови акцентують увагу учнів на фізичній сутності розглянутих явищ. Розв’язуються вони, як правило, усно, шляхом логічних умовиводів. Обчислювальні задачі – це задачі, які можуть бути розв’язані тільки за допомогою обчислень і математичних дій. Графічні та експериментальні задачі – це задачі, які розв’язуються за допомогою графіка або за допомогою експерименту.

Поняття про якісну задачу в методиці навчання


За характером і методом розв’язання більшість дослідників поділяють навчальні фізичні задачі на якісні та кількісні. Більшість вчителів і методистів відносять до якісних задач такі задачі, які не містять числових значень в умові. Однак характер умови задачі не завжди відповідає характеру її розв’язку. Деякі розрахункові задачі мають умову, в якій числові величини задані побічно. Такі задачі розв’язуються за формулами, тобто є кількісними задачами, але без числових даних. Ось простий приклад: «У скільки разів зміниться підйомна сила повітряної кулі, якщо гелій, що її наповнює замінити воднем?». Навпаки, є задачі з чисельними даними, які розв’язуються якісними методами: «Парашутист вагою 700Н рівномірно опускається. Чому дорівнює сила опору повітря, діюча на парашутиста?». Цей приклад ілюструє неточність ще одного формулювання: «Якісними називають задачі, при розв’язанні яких встановлюють тільки якісну залежність між фізичними величинами». Однак розв’язання ряду задач, в яких потрібно знайти значення деякої величини, можна здійснити при використанні тільки якісних методів. Ось ще один приклад: «Чому дорівнює рівнодіюча всіх сил, діючих на автомобіль, який рівномірно рухається по горизонтальній дорозі?». Для відповіді на це питання не потрібно робити будь-яких математичних дій, досить провести прості міркування: автомобіль рухається рівномірно і прямолінійно, значить, дія на нього всіх тіл скомпенсована, тобто рівнодіюча всіх сил дорівнює нулю.

Одне з перших визначень якісних задач дав М.Є.Тульчинський: «Задача, в якій ставиться для розв’язку одна з проблем, яка пов’язана з якісною стороною розглянутого фізичного явища, і яка розв’язується шляхом логічних умовиводів, що ґрунтуються на законах фізики, побудови креслення або виконання експерименту, але без застосування математичних дій, називається якісною задачею». Б. Мірзоєв, детально проаналізувавши різні підходи до розгляду визначення "якісних задач" через "зовнішні" характеристики задачі (форма умови, метод розв’язання і характер мети), показує, що наявність або відсутність числових даних, а також характер поставленої мети не зумовлює рівень дослідження об’єкта. Б. Мірзоєв уточнює, що «необхідною і достатньою умовою для якісної задачі є вимога відсутності розрахунків у процесі розв’язання, незалежно від того, в числах або буквах ці розрахунки проводяться». У той же час він відзначає, що і в процесі розв’язання якісних задач іноді потрібно робити розрахунки, а в деяких задачах і невеликі формульні викладення. Тому будемо називати якісною задачею таку задачу, розв’язання якої здійснюється шляхом побудови логічного ланцюжка міркувань і не вимагає обов’язкових математичних викладок і обчислень, а використовувані обчислення, не утворюють строгу і повну логічну систему формальних висновків. Всі формульні перетворення використовуються тільки для якісного аналізу, а розрахунки здійснюються для кількісної оцінки.

Однак можна вказати на відсутність чіткої межі між якісними і кількісними задачами. Деякі задачі залежно від рівня сприйняття і мислення учнів можуть розв’язуватись і якісними, і кількісними методами. Ось такий приклад: «У циліндричній посудині, наповненій водою при температурі 0°С, на поверхні плаває шматок льоду. Як зміниться рівень води в посудині, коли лід розтане?». Наведемо якісне розв’язання. Лід, плаваючи, витісняє воду вагою, яка дорівнює своїй вазі. Тому вода, що утворилася при плавленні льоду, має таку ж масу, як і вода, що витісняється льодом спочатку, а значить і займає такий же об’єм. Відповідно, вона "займе" місце підводної частини льоду, і рівень води не зміниться. Але задачі можна розв’язати і кількісно. Деякі дослідники розрізняють якісні задачі і запитання (задачі-питання). Так, М.Є.Тульчинський називав якісним питанням задачу в одну дію. «Якісне питання передбачає відповідь, що ґрунтується на застосуванні якогось одного фізичного закону, властивості тіла або визначення фізичної величини.» Але, на мою думку, це визначення більше підходить до простих якісних задач. З точки зору Б. Мірзоєва, головною відмітною особливістю якісних питань є те, що в них «не міститься жодної інформації, необхідної для формулювання відповіді». З цим важко повністю погодитися, адже в якісних питаннях також міститься характеристика заданої ситуації, нехай коротка, але достатня для отримання відповіді. Однак, «на відміну від якісних задач задачі-питання менш розгорнуті, вимагають більш конкретної і прямої відповіді». Тому, на мій погляд, якісні питання на відміну від задач розуміють знання відповіді на питання, а не його отримання, тобто мають репродуктивний характер. Якісні задачі, пов’язані з конкретними предметами, легко сприймаються учнями і ті їх розв’язують більш охоче, ніж кількісні.

Розв’язання якісних задач


Тульчинський М. Є. писав: "Розв’язання якісних задач сприяє більш глибокому засвоєнню матеріалу, розвиває кмітливість, мислення, викликає інтерес до фізики". Якісні задачі викликають більший інтерес, якщо в них пропонується дати пояснення тим чи іншим явищам природи або фактами, з якими школярі стикаються в житті". У процесі розв’язання якісних задач прищеплюються навички спостерігати і вміння розрізняти фізичні явища в природі, побуті, техніці, а не тільки у фізичних кабінетах. Розвивається кмітливість, тямовитість, творча фантазія. Оволодіння методами розв’язання якісних задач дозволить учням творчо застосувати їх до розв’язання найрізноманітніших задач і самостійно розширити сферу власних знань. Саме цей фактор сприяє розвитку інтелектуальної ініціативи і творчої активності учнів. Особливо важливим є використання якісних задач в основній школі, де більша частина матеріалу розглядається на якісному рівні.

Задачі повинні бути особистісно-значущими, захоплювати учнів, формувати інтерес до оточуючого нас світу, до життя. У дослідженнях щодо розв’язання задач зустрічаються різні уявлення про структуру задачної підсистеми. Зазвичай виділяють: "дані і вимоги", "відомі і невідомі", "умову (дані або дані з вимогами)", "шукане". Але в якісних задачах збільшується багатоваріантність підходів до розв’язання, в результаті у різних учнів з’являються різні шляхи міркувань. Тому при розв’язанні якісних задач підвищується роль суб’єктивних процесів розуміння умови. При аналізі тексту задачі в учнів виникає різне бачення ситуації, шикуються різні уявлення. Саме з цими уявленнями і працює учень при розв’язанні задачі. Тому є сенс розділити поняття: текст задачі, умову задачі і задачну ситуацію. Умову, як обов’язковий структурний елемент задачі, виділяють всі дослідники теорії розв’язання проблем, проте їх визначення дещо розходяться. Я взяв за основу визначення А. Ф. Єсаулова. Він під умовою задачі розуміє «певні інформаційні системи, з яких слід виходити при спробах розв’язання». Під текстом якісної задачі будемо розуміти наявну сукупність об’єктів (безпосередньо текст, а також графіки, малюнки і т. п.), які несуть інформацію про умови. Слід підкреслити, що інформація, що задається текстом задачі, може бути представлена експліцитно (явно) і імпліцитно (неявно), також вона може бути надмірною і недостатньою. При цьому аж ніяк не тривіальне питання про те, яка саме інформація "мається на увазі" у формулюванні задачі. Це ріднить якісні задачі з задачами, які розв’язуються в реальних життєвих ситуація. При розв’язанні такі задачі «піднімають питання, пов’язані з труднощами трьох типів: доводиться визначати, які фактори можуть мати відношення до розглянутої задачі, які з них дійсно мають до неї відношення і які з цих останніх істотні, а які ні». Саме тому так важливий детальний аналіз тексту задачі: розмірковуючи над сенсом кожного слова, ми усвідомлюємо умову задачі, тобто більш чітко уявляємо, чим ми можемо оперувати при розв’язанні і що потрібно відшукати. Таким чином, твердження задачі будемо називати даними задачі, а питання задачі – вимогою.

При розв’язанні задачі дані та вимоги утворюють єдину інформаційну систему і мета розв’язуючого знайти зв’язки між ними. При цьому можливі два шляхи руху: від даних до шуканого і від шуканого до даних. Тому можна ввести поняття "простір якісної задачі", в яке входять вихідні положення, шукане, можливі шляхи розв’язання, провідні від даних до мети, а також інформація і правила, які накладають обмеження на обрані моделі. Введення даного поняття підкреслює, що при розв’язанні задачі не суттєво: що дано, а що потрібно знайти, важливо тільки виявити зв’язок між різними елементами простору задачі. З вище сказаного видно, що якісні і кількісні задачі мають загальні структурні елементи. Однак в розрахункових задачах вимога пов’язана з пошуком фізичних величин, тому фізична ситуація представлена в більш явному вигляді, деталізована через задані в умові величини, через вказівки про зв’язки між явищами і т. п. Виділення ж "даних" і "вимог" при розв’язанні якісних завдань, викликає часто великі труднощі. Адже в якісних задачах рідко даються значення яких-небудь фізичних величин, питання також не завжди містить прямих вказівок щодо предмету пошуків: «Що зробити щоб...?», «За яких умов...?» і т. д. Більше того, якісні задачі часто складаються тільки з одного питання, а твердження виступають в неявному вигляді. Тому для виділення даних і вимоги зазвичай потрібно переформулювання тексту задачі.

Схема розв’язання якісних задач:


• читання умови задачі, з’ясування всіх термінів у її умови,

• аналіз умови задачі, з’ясування всіх фізичних явищ, побудова схеми чи креслення.

Ілюструючи методику розв’язання якісних задач, розділимо їх на дві групи:

а) Прості якісні задачі (їх називають задачами-питаннями), розв’язання яких зазвичай ґрунтуються на одному фізичному законі.

б) Складні якісні задачі, що представляють як би сукупність або комбінацію декількох простих завдань. Розв’язуючи їх, доводиться будувати більш складні ланцюги умовиводів аналізувати кілька фізичних закономірностей.

Почнемо з розгляду завдань-запитань:

• Чому при проводці телеграфної лінії влітку не можна сильно натягувати дроти між стовпами?

• Чому зубні лікарі не рекомендують, їсти дуже гарячу їжу?

• Чому не можна наливати бензин в цистерну до верху?

У всіх трьох задачах мають місце теплове розширення твердих і рідких тіл, тому при побудові ланцюга при розв’язанні цих завдань спираються на цю тему застосовують теплове розширення тіл, роблять висновок, що при нагріванні розміри твердих тіл, трохи збільшуються, рідини, як і тверді тіла, із збільшенням температури розширюються, але значно сильніше, ніж тверді тіла. У задачах-питаннях можуть використовуватися і різні залежності, що виражаються фізичними формулами.

• Яким прийомом людина може швидко подвоїти тиск, який вона створює на підлогу?

На початку проводять аналіз фізичної сутності того, що відбувається. Тиск залежить від сили тиску, F і від площі S. Тому, по-перше, тиск зростає в два рази, якщо в два рази збільшити силу тиску. Цього можна досягти, взявши в руки додатковий вантаж рівний вазі людини. Але ще можна збільшити тиск – зменшити площу опори в два рази. Для цього достатньо встати на одну ногу.

Одне з найбільш важливих умінь – це вміння знайти причину якого-небудь явища. Зокрема, у навчальній діяльності воно необхідне при розв’язанні, наприклад, таких завдань:

На одну чашку врівноважених терезів поклали залізний кубик, а на іншу – дерев’яну кульку. Кулька перетягнула. Чому?

Важливим також є вміння передбачити можливі слідства події. Приклад:

До урівноваженого важелю доклали дві сили. Чи може важіль залишитися при цьому в рівновазі? Якщо так, то, за яких умов? Чи може дія цих сил вивести важіль з рівноваги? (За допомогою цієї задачі можна навести учнів на важливу думку про те, що одна і та ж причина при різних умовах, зокрема початкових, може призвести до різних результатів.)

Навіть у тому випадку, коли учень вміє розв’язувати деякі типи задач на знаходження причини або слідства фізичного явища, це не є гарантією її чіткого розуміння змісту понять "причина" і "наслідок" і вміння відрізнити їх одне від одного в конкретних ситуаціях. Вже в 7-му класі цілком можливо розпочати формування цих понять. З цією метою можна пропонувати як би "допоміжні" задачі таких двох типів:

а) визначити, яке з двох явищ (факторів, тверджень і т. п.) являє собою причину по відношенню до іншого, а яке – слідство; доповнити причинно-наслідковий ланцюжок відсутніми ланками (твердженнями);

б) зв’язати два даних затвердження (явища, факти і т.п.) за допомогою причинно-наслідкового ланцюжка.

Приклади допоміжних завдань першого типу.


Складіть і запишіть одне речення (що має сенс і вірне з точки зору фізики), об’єднавши в ньому з допомогою союзу "тому" два таких твердження:

  1. У разі витоку газу його запах через деякий час пошириться по всій квартирі;

  2. Молекули рухаються безперервно і хаотично.

Скажіть, яке з цих тверджень є причиною по відношенню до іншого, а яке слідством.
Складіть і запишіть одне речення (що має сенс і вірне з точки зору фізики), об’єднавши в ньому за допомогою союзу "тому" (або "тому що") два таких твердження:

  1. Маса сталевого кубика більше маси дерев’яного кубика такого ж об’єму;

  2. Щільність сталі більше щільності дерева.

Дайте відповідь на питання: чи може щільність, якої-небудь речовини залежати від того, якої маси фізичне тіло з цієї речовини виготовлено? Яке з двох даних тверджень служить причиною по відношенню до іншого, а яке – наслідком.
У розв’язанні подібних задач велику роль відіграє інтуїція учня. У даному випадку цей шлях вважається більш ефективним, ніж використання визначень термінів "причина" і "наслідок".

Для успішного розв’язання потрібно вміти: по-перше, порівнювати об’єкти, величини, умови тощо, по-друге, знаходити фактори впливу (іншими словами, з усіх факторів виділяти суттєві), по-третє, відрізняти правильне від помилкового (неточного). Значення цих вмінь (так само, як і умінь знаходити причину, наслідки, шляхи досягнення заданого результату і т. п.) полягає, насамперед, у цих універсальностях: вони необхідні для розв’язання великого числа різноманітних проблем (причому, не тільки навчальних). Крім того, їх засвоєння дозволяє розвивати інтелектуальні здібності людини. Тому вважається, що ці вміння теж повинні бути об’єктом цілеспрямованого формування в процесі навчання. На першому ступені важливо використовувати в основному два різновиди задач на порівняння:

а) порівняти два значення функції при різних значеннях її аргументу;

б) порівняти, тобто знайти спільне і особливе (різне).

Наведемо приклад задачі на порівняння двох значень функції.

Є дві ложки (дерев’яна і сталева) однакової маси. Об’єм, якої ложки більше? Чому?

Уміння знаходити спільне та відмінне необхідне при класифікації. Наведемо приклади одного з різновидів задач на класифікацію, в яких з даного переліку фізичних понять потрібно сформувати групи з заданими ознаками.

З наведених нижче слів і словосполучень потрібно виписати в зошит ті, які представляють собою фізичні явища: магніт, тяжіння залізної тирси до магніту, крижина, льодохід, вітер, повітря, грім, дзвін, коливання маятника в годиннику, годинник, термометр, температура, нагрівання чайника з водою, постріл.

З наступного переліку треба виписати в один стовпчик фізичні величини, а в іншій – одиниці фізичних величин: довжина, секунда, метр, температура, час, кубічний метр, градус, обсяг.

У більш складному різновиді задач на класифікацію учням пропонується розбити даний перелік фізичних понять (термінів і так далі) на групи на підставі порівняння цих понять і самостійного виділення їх загальних ознак. Наведемо приклади:

Яке слово, на ваш погляд, зайве в наступному переліку: час, шлях, площа, метр, швидкість? Чому ви вибрали саме це слово?

Яке слово, на ваш погляд, зайве в наступному переліку: Ньютон, кілограм, щільність, метр, Паскаль, Джоуль, секунда? Чому ви вибрали саме це слово?



Приклади якісних задач


1. Чому в замутненій воді ви можете побачити свою тінь, а в чистій – ні? (Для того щоб побачити власну тінь на каламутній воді, ви повинні мати можливість виділяти світло, відбите від поверхні води. У чистій воді це відносно слабке світло губиться на фоні світла, відбитого від дна. При каламутній воді відбите від дна світло сильно ослабляється або поглинається, тому утворюються тіні.)

2. Чим пояснюється забарвлення крил бабок, жуків і інших комах? (Інтерференція сонячного світла в прозорій плівці, що покриває крила комахи і має різну товщину в різних місцях.)

3. Чому змінюється забарвлення крил комахи, якщо його розглядати під різними кутами? (При падінні променів на тонку плівку утворюються інтерференційні смуги рівного нахилу, положення яких змінюється, якщо дивитися на плівку під різними кутами.)

4. Чому звичайні хмари в основному білі, а грозові хмари чорні? (Розміри водяних крапель в хмарі набагато більше молекул повітря, тому світло від них не розсіюється, а відбивається. При цьому воно не розкладається на складові, а залишається білим. Дуже щільні грозові хмари або взагалі не пропускають світло, або відбивають його вгору.)

5. Чому при сході і особливо заході Сонце грає різними кольорами? (Сонячні промені при сході й при заході проходять великі шляхи в повітрі. По теорії Релея, будуть розсіюватися сині, блакитні та фіолетові промені, а проходять промені червоної частини спектру. Тому Сонце забарвлюється в жовті, рожеві, червоні тони, протилежна сторона неба здається пофарбованої в синій з фіолетовим відтінком колір. Схід дає більш яскраву і чисту картинку, так як повітря за ніч робиться чистіше.)

6. У морозний вечір подихайте на шматок скла. Через утворену тонку плівку кристаликів льоду подивіться на вуличні ліхтарі які світяться. Чому ліхтарі виявляються при цьому оточеними райдужними колами (ближче до джерела – синьо-блакитне світло, далі від джерела – оранжево-червоний)? (Спостерігається дифракція світла в неоднорідному середовищі.)

7. Під час нічної прогулянки можна часто побачити райдужний ореол навколо вуличних ліхтарів навіть у ясну погоду. Чому? (Вінці навколо ліхтарів пояснюються дифракцією світла на перешкодах, співвимірних довжині хвилі світла. Але в цьому випадку частинки знаходяться всередині самого ока. Це радіальні волокна лінзи кришталика або частинки слизу на поверхні рогівки.)

8. Якщо поверхня води не зовсім спокійна, то предмети, що лежать на дні, здаються хитаючимися. Поясніть явище. (Кут, під яким світлові промені від предметів падають на кордон вода-повітря, постійно змінюється. Внаслідок цього змінюється і кут заломлення. Тому спостерігач бачить предмети у воді хитаючимися.)

9. Люди стверджують, що лише на Великдень Сонце при сході «грає» (диск Сонця коливається, змінює свою форму і колір). Як пояснити видиме коливання диска Сонця, яке сходить? (Навесні ґрунт в різних місцях нагрітий по-різному і повітря над цими місцями має різну щільність, різний показник заломлення. Повітря внаслідок конвекції рухається, промені світла проходять через шари повітря з мінливим показником заломлення. Це викликає коливання видимого диска Сонця. «Гра» Сонця спостерігається в будь-який день, коли виникає температурна, а, отже, і оптична неоднорідність повітря.)

10. Чому в затемненій кімнаті струмінь води видно, хоча світло з неї не повинно б виходити? Чому видимість струменя поліпшується, якщо у воду підмішати зубного порошку? (Перебіг струменя води турбулентний, внаслідок цього в деяких його місцях промінь падає на поверхню під кутом, меншим граничного. Зубний порошок в струмені розсіює світло, тому струмінь видно краще.)

11. Чому вдень не видно зірок? (Розсіяне сонячне світло значно яскравіше світла зірок, тому зірок не видно.)

12. Ґрунт, папір, дерево, пісок здаються більш темними, якщо вони змочені. Чому? (У сухого матеріалу поверхня шорстка. Тому відбите світло виявляється розсіяним. Якщо матеріал змочити, то шорсткість зменшиться. Крім того, в тонкій плівці води світло відчуває багаторазове повне відбиття і поглинається.)

13. Якщо дивитися на різнобарвну рекламу, яка світиться (наприклад, з газорозрядних трубок), то червоні літери завжди здаються виступаючими вперед по відношенню до синіх або зелених. Чим це пояснити? (Фокусна відстань ока, як і будь-якої лінзи, різна для різних довжин хвиль, тобто для різних кольорів спектра. Червоні промені переломлюються слабкіше, тому виникає зорове враження, що червоні предмети знаходяться ближче до спостерігача, ніж сині.)

14. Чому, дивлячись на ряд ліхтарів, розташованих уздовж довгої вулиці, ми бачимо їх однаково яскравими, хоча відстані від ока до ліхтарів неоднакові? Чому, якщо розглядати той же ряд ліхтарів в тумані, буде здаватися, що їх яскравість поступово зменшується? (Видима яскравість ліхтаря дорівнює відношенню освітленості зображення на сітківці ока, до площі зображення на сітківці. При збільшенні відстані до джерела світла зменшується світловий потік, що потрапляє в око, але одночасно також зменшується і площа зображення на сітківці. Відношенні цих двох величин залишається постійним, якщо можна знехтувати втратою світлової енергії внаслідок поглинання і розсіяння світла при поширенні в повітрі. В тумані видима яскравість зображення падає в міру віддалення джерела світла, оскільки стають помітними поглинання і розсіяння енергії.)



15. Вилка висвітлюється полум’ям свічки і дає тінь на стіні. При вертикальному положенні тінь чітко відтворює форму її зубців, а при горизонтальному положенні вилки тінь розмита і зубців майже не видно. Чому? (Причина в тому, що джерело світла (полум’я свічки) витягнуте у вертикальному напрямку. Коли вилка розташована вертикально, то для кожного з зубців межа світла і тіні на екрані від всіх частин джерела розташована приблизно в одних і тих же місцях і тому виходить виразна тінь зубців. Коли ж вилка розташована горизонтально, то межа світла і тіні від однієї частини джерела для зубця буде зрушена на екрані відносно кордону світла і тіні, створюваної іншою частиною джерела від того ж зубця, а тому вся тінь вилки буде розмита.)

Необхідність застосування якісних задач


Задачники представляють фізику або як абстрактну науку, або як чисто технічну, не пов’язану з живою природою, біологією, анатомією, медициною, життям людини. Тому для більшості учнів вона не цікава. Потрібно прагнути повідомляти учневі не тільки нові знання, але й допомагати йому глибше і краще пізнати те, що він вже знає, тобто зробити "живими" вже наявні у нього основні наукові відомості, навчити свідомо ними розпоряджатися, пробудити бажання застосувати їх. Успіх навчання виражається у сформованості здатності мислити, а мислити людина починає тоді, коли у неї виникає потреба щось зрозуміти. Один із способів дати поштовх до активної розумової діяльності дітей – запропонувати їм цікаві навчальні задачі. А інтерес проявляється тоді, коли задача торкається реального світу, життєвої ситуації, що зустрічається кожній людині. Ланина І. Я. вказує на те, що, на початковому етапі навчання розв’язанню задач необхідно використовувати задачі з цікавими сюжетами з метою задоволення таких потреб особистості, як прагнення до романтики, незвичайності, розширенню сфери інтересів, не пов’язаних з навчальним предметом. Але і в старших класах, продовжує автор, подібні задачі теж потрібні з огляду на те, що підліткам 9-11 класів характерне глибоко особистісне ставлення до предмета. У цьому віці важливо, щоб задачі були внутрішньо прийняті учнями. Врахування особистих інтересів учнів необхідне для того, щоб створити умови для самоствердження особистості учня, проявленню та розкриттю здібностей, в галузі, яка найбільш його цікавить, але, як вірно вказує І. Я. Ланіна внаслідок "економії" місця "хороші" задачі представлені "сухою мовою", без належного введення, яке б захоплювало, інтригувало і привертало увагу учня. Володарський В.Є., розглядаючи проблему постановки задачі, вказує на "зовнішню цікавість" і "внутрішню цікавість" завдань. Сенс цих термінів у тому, що задача може бути цікава своїм змістом несучим нове, дуже корисне і красиве, з точки зору учня знання, або має зовнішню форму, що викликає інтерес з огляду незвичайності способу пред’явлення, тобто цікаві задачі (задачі-розповіді, задачі-парадокси, задачі-фокуси). Для формування пізнавального інтересу необхідний засіб навчання у вигляді збірки якісних задач. Задачі, в змісті яких, розглядаються фізичні явища в природі, побуті, виробництві. Ситуації, які учні спостерігали або могли спостерігати, питання, відповідь на які цікавить більшість учнів. За такої умови ефективність формування пізнавального інтересу зросте, так як полегшить вчителю пошук таких задач, і вивільнить час для творчого планування уроку.

Проблеми пов’язані з якісними задачами


Проблемі використання безпосередньо якісних задач і методиці їх розв’язання приділяється дуже мало уваги. Недостатньо розроблені і не знайшли належного відображення в методичній літературі питання про прийоми постановки якісних задач, їх підборі, системному використанні і раціональних методах розв’язання. Водночас з появою рівневої диференціації, курсів за вибором, профільних шкіл і класів гостро постало питання про методичне забезпечення і, зокрема, про методику використання якісних задач при поглибленому вивченні. А для сучасних вчителів, як і десятки років тому, організація роботи з розв’язання якісних задач з учнями є одним з найбільш важких ланок у викладанні фізики. Сучасна практика показує, що і у школярів, і у вчителів при розв’язанні якісних задач виникає багато труднощів. Тому існує кілька причин: відсутність належної уваги до якісних задач з боку вчителів, недооцінка їх ролі і місця у викладанні фізики; спрощені уявлення про самі якісні задачі (усні – значить прості); відсутність методик щодо їх розв’язання та використання в навчальному процесі; відсутність хороших задачників і докладних зразків дій розв’язання якісних задач. Відсутність теорії розв’язання і використання якісних задач вказує як на труднощі цієї проблеми, так і на недостатню увагу до неї з боку дослідників. Але не варто забувати, що якісні задачі займають важливе місце і в фізичній науці і в системі сучасного фізичної освіти, в тому числі для розвитку та виховання особистості.

Висновок


Перед освітою стоїть задача не тільки передати знання учням, а й виховати самодостатню особистість, яка орієнтується в сучасному світі. Необхідною частиною навчального процесу у фізиці є розв’язання якісних задач. Головна особливість якісних задач полягає в тому, що в них увага акцентується на якісній стороні фізичних явищ, властивостей тіл, речовини, процесів. З їх допомогою учень вчитися мислити образно, формує інтерес до навчання, розвиває такі якості як воля, зосередженість, грамотність мови. Тому застосування якісних задач дозволить значною мірою подолати багато негативних тенденцій, що мають місце в процесі викладання шкільного курсу фізики, а також значно зменшити проблеми, що виникають при вивченні поглибленого курсу фізики, такі, як зростання абстрактності наукових понять і міркувань, підвищення порогу доступності, сильна формалізація багатьох теорій із застосуванням складної математики, за якою часом втрачається фізичний зміст.

Але незважаючи на всі ці переваги, якісним задачам приділяється дуже мало уваги. На сьогоднішній день мало надруковано підручників які містять якісні задачі та методики. Перед вчителем і учнями виникають труднощі в процесі розв’язання якісних задач. Це говорить і про недостатню увагу з боку дослідників у цій галузі.

Але незважаючи ні на що не можна забувати про роль і місце якісних задач у навчанні. Завдяки ним матеріал стає цікавим, а значить і зрозумілим.

Список літератури


1. Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. Пособие для учителей Просвещение, 1971

2. Я. И. Перельман. Занимательная механика, 1937 г.

3. Я. И. Перельман. Занимательная физика. Книга вторая, 1932 г.

4. Я. И. Перельман. Занимательная астрономия, 1954 г.

5. Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты, 1959 г.

6. Я. И. Перельман. Знаете ли Вы физику? 1992 г.

7.

8. Качественные задачи по физике в средней школе. Тульчинский М.Е. Пособие для учителей.М.: Просвещение, 1972. - 240с.

9. Д. Пойа Как решать задачу Перевод с английского Под редакцией Ю. М. ГАЙДУКА пособие для учителей государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР Москва 1959.

10. Не уроком единым» – И.Я.Ланина,–М.: Просвещение, 1991.


ЗМІСТ


Вступ…………………………………..……………………………..2

Що таке фізична задача…………….……………………………….4

Класифікація задач…………………………………………………..7

Поняття про якісну задачу в методиці навчання…………....……..9

Розв’язання якісних задач..…………………………………………12

Приклади якісних задач……………………………………………..19

Необхідність застосування якісних задач….………………………26

Проблеми пов’язані з якісними задачами……….…………………25



Висновок……………………………………………………..………26


База даних захищена авторським правом ©refs.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка