19. Типи фізичних задач і методи їх розв’язання. Загальні методи розв’язування фізичних задач. Алгоритмічні прийоми розв’язування фізичних задач.

Так як фізичні задачі відрізняються один від одного головним чином за змістом і дидактичним цілям, то їх можна класифікувати: 1) за змістом; 2) за способом виразу умови; 3) по основному методу рішення.

1) За змістом фізичні завдання розділяють перш за все на завдання по механіці, молекулярній фізиці, електродинаміці і т. д.; таке ділення умовно, оскільки часто в умові використовуються відомості з декількох розділів фізики. Далі розрізняють завдання з абстрактним і конкретним змістом. Різновидом «конкретних» завдань є завдання з технічним змістом. У виховних цілях доцільно застосування завдань з історичним змістом. В цілях розвитку і підтримки інтересу до фізики застосовують так звані цікаві завдання.

Об'єктивних способів визначення складності того або іншого типу завдань немає, це одна з теоретичних проблем дидактики фізики. Простим можна вважати завдання, що припускають використання в рішенні одної - двох формул, формулювання одного - двох висновків, тлумачення формул, виконання простого експерименту. Складніші завдання вимагають використання при рішенні декількох фізичних закономірностей, часто з різних розділів фізики, формулювання декількох висновків і певного навику в експерименті.

Творчі завдання бувають двох видів: дослідницькі (що вимагають відповіді на питання «чому»), і конструкторські (що вимагають відповіді на питання «як зробити?»).

2) По основному способу виразу умови фізичні завдання класифікують на текстові, експериментальні, графічні, завдання-малюнки. (Таке ділення теж умовне; наприклад, текст багатьох завдань супроводжується малюнком (схемою), фотографією.)

3) По основному методу рішення задачі класифікують на якісні, обчислювальні, графічні, експериментальні.

Отличительная особливість якісних завдань в тому, що їх умови акцентують увагу учнів на фізичній суті розглядуваних явищ. Вирішують їх, як правило, усно шляхом логічних висновків, що базуються на законах фізики.

Для обчислювальних завдань характерний те, що відповіді на поставлені в них питання можуть бути одержані лише за допомогою обчислень і математичних операцій.

Залежно від вживаного математичного апарату розрізняють (умовно) такі способи рішення обчислювальних задач: арифметичний, алгебраїчний і геометричний.

Арифметичний спосіб припускає застосування математичних дій або тотожних перетворень над числами або буквеними виразами без складання рівнянь. Алгебраїчний заснований на використанні фізичних формул для складання рівнянь, з яких визначається шукана фізична величина. Геометричний прийом полягає в застосуванні при рішенні фізичних задач геометричних і тригонометричних властивостей фігур.

Вживані при розгляді обчислювальних завдань логічні операції визначають метод рішення — аналітичний і синтетичний, найчастіше використовується аналитико-синтетичний.

Аналітичний метод полягає в розчленовуванні даного завдання на ряд простіших, тобто рішення починається з шуканої величини або відшукання закономірності, яка дає безпосередню відповідь на питання завдання. Учні знаходять закономірність, яка пов'язує шукану величину з ін; якщо формула містить, окрім шуканої, ще невідому величину, то знаходять іншу закономірність, що пов'язує її з відомими з умови.

Синтетичний метод припускає послідовне з'ясування зв'язків величин, даних в умові, з ін. до тих пір, поки в рівняння як один невідомий не увійде шукана величина. Т. ч., рішення задачі при синтетичному методі у протилежність аналітичному починається, не з шуканої величини.

Графічними прийнято називати завдання, в яких з аналізу графіків, приведених в умові, одержують необхідні дані для вирішення.

Експериментальними називають завдання, в яких експеримент служить засобом визначення величин, необхідних для вирішення, дає відповідь на поставлене в завданні питання.

Не дивлячись на відмінність типів фізичних завдань і дидактичних цілей їх рішення в різних класах, в педагогічній практиці вже склалася загальна точка зору на процес рішення задач як частина навчання і виховання учнів на конкретному фізичному матеріалі.

Процес рішення задачі може бути розчленований на такі етапи: 1)читання умови і з'ясування сенсу термінів і виразів; 2) короткий запис умови: виконання відповідного йому малюнка; 3) аналіз змісту завдання з метою з'ясування її фізичної суті і виразного уявлення учнями явища, що розглядається в умові, відновлення в пам'яті понять і законів, що потрібні для рішення; 4) складання плану рішення, доповнення умови фізичними константами і табличними даними; аналіз графічних матеріалів; 5) переклад значень фізичних величин в одиниці СІ; 6) знаходження закономірностей, що зв'язують шукані і дані величини, запис відповідних формул; 7) складання і рішення системи рівнянь в загальному вигляді; 8) обчислення шуканої величини; 9) аналіз одержаної відповіді; 10) розгляд ін. можливих способів рішення задачі; вибір з них найбільш раціонального.

У сучасній виробничій діяльності людини значне розповсюдження завдяки розвитку кібернетики знайшли алгоритмічні прийоми. Такі прийоми знайшли віддзеркалення і в навчанні. Раціонально будувати алгоритми застосування фізичних законів.

Оскільки при рішенні задач учню в більшості випадків доводиться шукати відповіді на такі два один за одним питання: «Чи можна застосувати даний закон в даній ситуації?» і «Як застосувати його для вирішення задачі?», алгоритм застосування фізичного закону розпадається на два: 1) алгоритм розпізнавання застосовності закону і 2) алгоритм перетворення формули закону відповідно до конкретної фізичної ситуації.

Алгоритми не охоплюють всього процесу рішення задачі — алгоритмізується лише етап застосування законів і математичних дій. Використання алгоритмів дозволяє програмувати учбовий процес, успішно навчати учнів окремим операціям.