Методика обучения решению задач по физике

Содержание

Введение

1. Задача по физике как объект исследования учащихся

2. Уровни сложности задач

3. Описание и измерение уровня усвоения опыта в решении задач

4. Основные этапы решения задач

5. Алгоритмы решения задач по физике

6. Типы задач по физике

7.Основы методики обучения решению задач учащихся

Приложение 1.Тестовые задачи по физике

Приложение 2. Алгоритмы решения задач по разным темам курса физики

Введение

В изучении курса физики решение задач имеет исключительно большое значение. Решение и анализ задач позволяют понять и запомнить основные законы и формулы физики, создают представление об их характерных особенностях и границах применения. Задачи развивают навык в использовании общих законов материального мира для решения конкретных вопросов, имеющих практическое и познавательное значение. Умение решать задачи является лучшим критерием оценки глубины изучения программного материала и его усвоения. В основу каждой физической задачи положено то или иное частное проявление одного или нескольких фундаментальных законов природы и их следствий. Поэтому, прежде чем приступать к решению задач какого-либо раздела курса, следует тщательно проработать теорию вопроса и внимательно разобрать иллюстрирующие ее примеры. Без знания теории нельзя рассчитывать на успешное решение и анализ даже сравнительно простых задач, не говоря уже о более сложных. [1]

Таким образом, решение физических задач имеет образовательное значение, так как оно способствует усвоению учащимися курса физики. Обучение учащихся решению задач позволяет формировать у них определенные виды деятельности, связанные с применением знаний в конкретных ситуациях. Эти виды деятельности могут формироваться как на алгоритмическом, так и на творческом уровне.

Обучение решению задач по физике имеет и воспитательное значение, так как позволяет влиять на воспитание личности ученика. Для развития личности ученика важна сама деятельность по решению задач, когда ученик должен проявить волю, настойчивость, усидчивость, самостоятельность.

Большое значение имеет решение задач для развития логического мышления учащихся, для формирования у них умения делать индуктивные и дедуктивные умозаключения, использовать аналогии и эвристические приемы. [13]

Решение задач служит простым, удобным и эффективным способом проверки и систематизации знаний, умений и навыков школьников, позволяет в наиболее рациональной форме проводить повторение ранее изученного материала, расширение и углубление знаний, осуществлять действенную связь преподавания физики с обучением математике, химии, черчению и другим учебным предметам. [4]

Умение применять знания в решении задач - это показатель осознанности, прочности знаний. Однако даже в случае сознательного, неформального усвоения учебного материала умение применять знания не приходит само собой, этому нужно специально учить. В обучении практическому применению знаний решение физических задач занимает значительное место. [10]

1. Физическая задача как объект исследования в методике преподавания физики

1.1 Содержание понятия задача

В настоящее время однозначного и общепринятого определения понятия «задача» не существует. Это объясняется тем, что в различных областях знаний (психологии, педагогике, кибернетике, методике преподавания физики и др.) при определении этого понятия используются различные подходы и критерии.

Имеются даже различные точки зрения на определение задачи в пределах одной области знаний (например, в психологии). Так, психолог А.Н. Леонтьев определяет понятие «задача» как ситуацию, требующую от субъекта некоторого действия. Он считает это определение наиболее общим, широким, охватывающим психологические, педагогические, социальные, экономические, учебные и др. задачи.

Психолог Г.С. Костюк под задачей понимает такую ситуацию, которая требует от субъекта некоторого действия, направленного на нахождение неизвестного на основе использования его связей с известными [14]. Такое определение задачи охватывает те ситуации, которые обычно возникают в учебной и научной деятельности, когда необходимо определить неизвестное на основе знания его связей с известными.

Английский психолог А. Ньюэлл считает задачей только такую ситуацию, которая требует от субъекта самостоятельного поиска ее решения (ситуации такого рода принято называть проблемными). [14]

Все приведенные определения задачи основываются на понятии «действие», которое включает цель, предмет, мотив и способ ее решения.

Термин «задача» очень часто используется в жизни. Им обозначаются многие и очень разные вещи. Чаще всего под задачей понимают проблему (проблемную ситуацию), разрешение которой направлено на достижение конкретной цели.

Многогранно трактуется и широко используется понятие «задача» в педагогической науке. Здесь считается, что задача — это форма познания реальной действительности, метод обучения; средство проверки знаний и практических умений учащихся; учебное задание; вопрос, требующий ответа на основе определенных знаний и др.

Более обобщенный подход применяется при определении задачи в кибернетике. Он основывается на понятиях «задачная система», «решающая система» и их взаимодействии. Под «задачной системой» подразумевается объект или совокупность объектов задачи, их состояния и требования к их преобразованию. «Решающая система» включает «субъекта» (человека) и технические средства решения задачи. Введение этих понятий позволяет определить задачу как задачную систему в ее отношении к существующей или возможной решающей системе, т. е. трактовать задачу как систему информационных процессов, протекающих при взаимодействии задачной и решающей систем.

В самом широком смысле задачей считают проблему и определяют ее как некую систему, связанную с другой системой – человеком.

Среди задач различных видов принципиально выделяются своим назначением и спецификой учебные задачи. Учебная задача по Д.Б. Эльконину представляет собой ситуацию, позволяющую решающему овладеть способами, механизмами, процессами выполнения действий, направленных на овладение определенной системой знаний.[14]

Основное назначение, цель и результат учебной задачи заключается в усвоении этих знаний, т. е. в изменении самого действующего субъекта, а не в изменении объектов, с которыми он действует (как это обычно бывает при решении задач других видов).

В процессе решения учебных задач у учащихся формируется система знаний вместе с овладением системой способов деятельности. Овладение способами деятельности делает знания учащихся действенными и активными.

Прежде всего, любая задача – это, с одной стороны, комплексная проблема, требующая нахождения способа действий для её решения, с другой – средство для переноса общих теоретических знаний в конкретные действия. [8]

Распространенным является понимание задачи как ситуации (проблемной ситуации), в которой человек для достижения стоящей перед ним цели должен установить неизвестное на основе его связи с известным (ситуации с незаполненными местами, которые должны быть заполнены для достижения цели).

Проблемная ситуация возникает у человека, который в своей деятельности встречает трудности, препятствия. Препятствие может быть самой различной природы: недостача или несоответствие знаний, средств и способов их применения, необходимость провести некоторые неизвестные действия для достижения цели. Кроме этого, субъект (человек) должен заметить, уяснить и пожелать устранить это препятствие.

Столкнувшись с проблемой и уяснив ее, человек начинает активную мыслительную деятельность. Он анализирует ситуацию, выявляет все ее составные части, связи и соотношения с ними, характер и особенности препятствия. Результат такого анализа закрепляется в речи. Полученные при этом описании проблемной ситуации данные на каком-нибудь языке и есть задача.

Таким образом, задачу можно рассматривать как модель проблемной ситуации, выраженную с помощью естественного или искусственного языка.

Познавательная задача характеризуется наличием у учащихся конкретной цели, учетом имеющихся условий и требований, необходимых для решения задачи, применением соответствующих цели и условиям способов или приемов решения.

Поскольку далее будет идти речь о физических задачах, то необходимо выделить одно из определений физической учебной задачи и пользоваться им в дальнейшем.

В методике преподавания физики существуют различные определения физической учебной задачи. Так, А.В. Усова и Н.Н. Тулькибаева понимают физическую учебную задачу как ситуацию, требующую от учащихся мыслительных и практических действий на основе использования законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике, умениями применять их на практике и развитие мышления. [14]

С.Е. Каменецкий и В.П. Орехов определяют физическую учебную задачу как небольшую проблему, которая решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики. По существу, на занятиях по физике каждый вопрос, возникший в связи с изучением учебного материала, является для учащихся задачей [6].

Б.С. Беликов под физической задачей понимает физическое явление, точнее – его словесную модель (или совокупность явлений) с некоторыми известными и неизвестными физическими величинами, характеризующими это явление.[2]

Таким образом, исходя из выше перечисленных определений, физическая задача выступает средством овладения системой физических знаний, способами деятельности и средством развития мышления учащихся.

В современной школе физические задачи являются мощным орудием изучения предмета. Практика показывает, что физический смысл различных определений, правил, законов становится действительно понятным учащимся лишь после неоднократного применения их к конкретным частным примерам-задачам.[4]

Анализ содержания понятия задача позволяет более четко смоделировать процесс обучения решению задач. Поэтому важно, чтобы учащиеся представляли, что такое задача, каково ее содержание и структура, из каких частей она состоит, в чем заключается сущность процесса решения и т. д. Понимание сущности задачи достигается, прежде всего, через раскрытие содержания и выявления ее структуры.