2. Уровни сложности физических задач

Во многих сборниках задач по физике содержатся задачи разной сложности (трудности). Выделяются различные группы задач: простые, сложные и очень сложные задачи (низкого и среднего уровня сложности, повышенной сложности и олимпиадные). В связи с проведением централизованного тестирования по физике выделяются пять уровней сложности тестовых заданий и задач.

В существующих сборниках задач применяются различные способы обозначения сложности задач:

• проставляется цифрой уровень сложности от 1 до 5;

• уровень сложности обозначается разным количеством звездочек;

• разные уровни обозначаются разными видами знаков.

Однако при этом критерии отнесения задач к разным уровням сложности не определяются однозначно.

Понятия «сложность задачи» и «трудность задачи» в методике преподавания физики часто применяют как понятия синонимы, поскольку ими характеризуется и субъективная сторона решения задачи – сможет ли учащийся решить или нет.

Трудность задачи в большей степени характеризует субъективность ее решения, чем содержание, сложность же – наоборот.

Наряду с субъективными признаками рассматриваемого понятия имеются и объективные. Их можно выделить исходя из анализа структуры физической задачи, который представлен на рисунке 1.

Критериями сложности задач являются:

• количество и сложность взаимосвязи объектов исследования;

• применяемый способ задания задачной ситуации;

• явный или неявный способы формулировки требования;

• сложность применяемого математического аппарата.

Рис.1

В явном виде требование задачи сформулировано в том случае, когда необходимо найти значение одной или нескольких физических величин, являющихся характеристиками объектов исследования.

Математический аппарат при решении физических задач опреде­ляется изучаемыми законами и формулами курса физики, а также предназначением задач в учебном процессе и их содержанием. Все задачи по математическим преобразованиям (алгебраическим), которые выполняются в процессе решения делятся на несколько видов:

1. Задачи, в процессе решения которых производится расчет значений физических величин по базовой формуле. Решение задачи сводится к расчетам по заданным значениям. Подобные операции учащиеся выполняли в учебном процессе по математике. Но здесь есть и новый элемент: действия с единицами физических величин. Этим принципиально отличается решение физических задач от ранее решавшихся по математике.

2. Задачи, в процессе решения которых используется уже известная формула, но с учетом конкретной ситуации предполагается определить любую из нескольких величин по другим заданным. Это — задачи, где математическим аппаратом служит уравнение с одним неизвестным, но ученик имеет дело с именованными единицами.

В процессе решения данных задач применяют знания по алгебре об уравнениях с одним неизвестным. В данном случае чаще всего учащиеся анализируют определенное состояние процесса. Заданные физические величины характеризуют это состояние; предлагается определить неизвестные величины, также характеризующие это состояние. Причем в процессе решения уравнения учащиеся усваивают действия с именованными величинами, которые раскрывают физический смысл полученного решения .

3. Задачи, в процессе решения которых требуемые значения величин находятся опосредованным способом. Процесс решения задачи сводится к решению уравнения, но возникают промежуточные операции, приближающие условие задачи к требованию в процессе отыскания дополнительных зависимостей неизвестных величин через заданные.

4. Задачи, в процессе решения которых требуемые значения величин находятся опосредованным способом через решение системы уравнений.

5. Задачи, в процессе решения которых требуемые значения величин находятся опосредованным способом применения элементов и идей высшей математики.

Рассмотренная классификация процессов решения количественных задач в курсе физики определяется видом отношений между условием и требованием. Это отношение может задаваться определяющей формулой. Самое простое отношение — отношение, которое сразу устанавливает зависимость между требованием задачи и условием. Решение же задачи сводится к определению одной из величин, характеризующих состояние тела.

Следующий вид процесса решения задач определяет зависимость искомых величин от величин, заданных условием, на основе оперирования изученными формулами и законами. И только после определения уравнения, в которое входит искомая величина, находится ее численное значение как характеристика заданного состояния тела.

Еще один вид процесса решения задач включает все действия второго типа и дополнительные действия по определению дополнительных зависимостей через значения величин, указанных в условии.

Исходя из выделенных критериев сложности задач, можно следующим образом выделить уровни сложности задач (таблица 1).

Таблица 1

Уровень сложности задачи	Объекты исследования	Требования задачи	Способ задания условия	Математический аппарат
1	Одно явление (один процесс). 1-2 объекта	Задано в явном виде. Найти значение одной физической величины	Текстовый, задача- рисунок	Не применяется
2	Одно -два явления (один –два процесса). 1-2 объекта	Задано в явном виде. Найти значение 1-2 физических величин	Текстовый, задача- рисунок	Простой
3	Два -три явления (Два -три процесса). 2-3 объекта	Задано в явном виде. Найти значение 1-2 физических величин	Текстовый, графический	Не очень сложный
4	Два - три явления (Два -три процесса). 2-3 объекта	Задано в неявном виде. Найти значение 1-2 физических величин	Любой	Сложный