2.2 Задачи по физике как основной элемент физического мировоззрения учащихся

2.2.1 Решение задач при обучении физике в средней школе

Давно назрела необходимость в анализе и обобщении методического и дидактического материала по разным направлениям образовательной деятельности в области физики и находящего применения за пределами физико-математической школы. При всех различиях условий и целей общеобразовательных и специализированных школ опыт последних лет имеет, и общее значение и во многом указывает направление назревших изменений.

Из образовательной политики в области государственного тестирования следует, что умение решать задачи становится основным критерием успешности обучения физике. В свете этого рассмотрение учебной задачи как элемента, конструирующего весь процесс обучения и обеспечивающего активную познавательную деятельность учащихся, представляется своевременным.

В школах практика по решению задач является основным средством приобщения учащихся к содержанию и методам физики. Основная причина в том, что для подлинного усвоения физики и успешного обучения в вузе важны именно те навыки, которые развиваются при решении задач, но это не отражается при распределении учебных часов. Так, сейчас для 11-го класса средней общеобразовательной школы предусмотрено Министерством образования всего 70 часов физики (т. е. 2 часа в неделю) и из них 16 часов на уроки по решению задач. Поэтому можно судить, что при построении курсов физики в общеобразовательной школе задачи рассматривают как необходимый, но все же вспомогательный компонент курса, который к тому же все чаще подвергается сокращению.

Вместе с тем заметна опасная тенденция вырождения образовательного процесса в "натаскивание" на типовые, стандартные задачи, что не отвечает целям полноценного физического образования и практически неэффективно. Это не позволяет системно и в полную силу использовать высокий обучающий и развивающий потенциал задач, ввести в общую практику многие ценные методические находки и приемы, мало способствует воспитанию интереса к физике, не позволяет гибко учесть возрастные и другие особенности учащихся.

Назначение задач в курсе физики общеобразовательной школы зачастую понимается неоправданно узко. Более того, многие известные и доказавшие свою плодотворность методические подходы не используются в полной мере. Поэтому есть смысл остановиться на общем рассмотрении назначения задач и наметить связи с темой данного исследования. [8]

Нельзя понять физику, не решая задач. Решение задач важнейший вид учебной деятельности, в которой учащиеся овладевают теоретическим содержанием курса физики, развиваются их творческие способности, формируются способы и структуры деятельности, лежащие в основе продуктивного мышления.

Распространенное мнение о том, что задачи служат для проверки знаний, чересчур односторонне. Решение задач является и средством овладения знаниями и методами физического мышления, помогают ощутить дух научного поиска. Интересная и важная задача - своего рода вызов творческим способностям учащихся, она вызывает эмоции, а проблема, в ней поставленная, становится их собственной проблемой.

Использование задач в учебной деятельности многоаспектно и здесь важны не только "прямое" и "стандартное" назначение в локальном контексте, но и "сопутствующие" методические цели, которые обеспечивают интегральный эффект. Реализация таких целей требует и соответствующего построения курса в целом. Это, прежде всего, относится к возможностям пропедевтики, когда для "отработки" какого-либо раздела курса используются задачи, подготавливающие усвоение других разделов.

Как ни интересна была бы задача сама по себе, "отдача" от нее зависит от всего контекста процесса обучения. Опытный преподаватель озабочен не только выбором подходящих по теме и поучительных в том или ином отношении задач, а построением такой их последовательности, когда одна задача помогает решить другую, а значение отдельной задачи проясняется в свете целого. Когда такая последовательность задач раскрывает содержание с достаточной полнотой, то можно говорить о позадачном структурировании темы. Оно позволяет обратить внимание учащихся на существенные моменты, значение которых зачастую ускользает при пассивном знакомстве с темой только по изложению в учебнике. Такое структурирование образует благоприятную основу для развития навыков интеграции знаний.

"Большинство задач из задачников и учебников мало связаны между собой: они служат для иллюстрации какого-то одного конкретного правила и дают возможность приобрести практику лишь в его применении. После того как эти задачи сослужили свою службу, их можно (и нужно) забыть. В противоположность им ... задачи с глубоким подтекстом ... порождают поучительные вопросы, из которых в свою очередь возникают новые интересные задачи, - и так продолжается до тех пор, пока разветления первоначальной задачи не покроют весьма широкую область". [5] Указанная Д. Пойа особенность задач с глубоким подтекстом имеет глубокое психологическое значение для учебного процесса. Задачи, находящиеся в обозримой связи друг с другом, решение каждой из которой представляет и воспринимается как заметное продвижение, открывающее новые перспективы, создают дополнительную мотивацию для интеллектуальной активности учащихся.

Во многом решающим здесь является выбор соразмерной возможностям учащихся величины "шага". С одной стороны, задачи, почти не содержащие элемента неожиданности и новизны, мало что дают для развития учащихся и приводят к утрате интереса. С другой стороны, задачи, которые при данном уровне подготовки учащихся не поддаются их усилиям, тоже малоэффективны. Примерным критерием может служить следующее: если полное решение задачи требует преподавательского вмешательства и помощи в объеме выше 50%, то последовательность задач требует пересмотра. [8]

Задачи, восходящие к научной практике и обращенные к явлениям природы, не только расширяют кругозор учащихся, но и помогают осознать плодотворность физических законов и методов в применении к реальным ситуациям. При этом они не обязательно труднее "стандартных" задач, в которых фигурируют предельно упрощенные и идеализированные системы. Более того, в таких задачах естественно возникает момент выбора необходимых в конкретном контексте упрощений и идеализации, что, безусловно, ценно в методическом плане. Примечательно, что добиваясь доходчивого и адекватного духу науки освещения тех или иных вопросов, многие авторы, как в учебной, так и в научно-популярной литературе прибегают к изложению по форме и по существу близкому позадачному структурированию.

Физика — экспериментальная наука. Без демонстрационного эксперимента и лабораторного практикума нет полноценного приобщения к методам и самому духу физического исследования. Эффективность этих компонентов учебного курса заметно повышается при системном использовании задач, подготавливающих учащихся к разным аспектам опытного исследования.

Задачи-демонстрации, когда требуется не только объяснить демонстрируемое явление, но и самому изготовить простую установку и провести опыты и измерения, способствуют более глубокому и эмоциональному восприятию изучаемого материала и развивают важные практические и интеллектуальные навыки.

Экспериментальные задачи и лабораторные работы исследовательского характера, в которых знакомство с новыми физическими явлениями предваряет их последующее изучение, способствует развитию творческих способностей учащихся и их самостоятельности.

Учебная и методическая литература, посвященная приобщению учащихся к опытному исследованию, содержит обширный и полезный в практике преподавания материал.

Разделение курса физики на "теорию" и "задачи" имеет определенные основания, но не является абсолютным. Ряд успешно применяемых методических разработок показывает широкие возможности переноса материала из одной сферы в другую. Скажем, традиционно относимое к "теории" введение и определение новых понятий, включая важнейшие, может быть весьма эффективно проведено через постановку, решение и обсуждение задач.

Чтобы высокий развивающий потенциал задач был задействован, главное не просто выделить на них большее время. Требуется создание соответствующей структуры обучающей деятельности. Само построение курса физики должно быть ориентировано на то, чтобы всемерно использовать методические возможности учебной задачи. Учебная задача тогда выступает как методическая основа построения курса физики. Изложение содержания курса строится как процесс решения и обсуждения взаимосвязанных задач, в ходе которого учащиеся не просто применяют изученное на практике, но и усваивают новые понятия, развивают представления о методе физики как науки, приобщаются к элементам физического мышления. Это предполагает целостную проработку всего учебного материала с целью:

- определить, какие задачи способствуют овладению физическими законами и навыками физического мышления;

- найти трактовки физических законов и понятий, которые открывают учащимся доступ к наиболее значимым их применениям;

- оценить локальный и интегральный эффект предлагаемого варианта использования задач.