Методика решения задачи зависит от многих условий: от ее содержания, подготовки учащихся, поставленных перед ними целей и т.д. Тем не менее существует ряд общих для большинства задач положений, которые следует иметь в виду при их решении.
Количество задач в курсе физики средней школы весьма велико. В 7-11 классах учащиеся должны усвоить около 170 основных формул. Поскольку в каждую формулу входит не менее трех задач, величин, то очевидно, только на основные физические закономерности школьники должны решить сотни задач.
Главное условие успешного решения задач – знание учащимися физических закономерностей, правильное понимание физических величин, а также способов и единиц их измерения. К обязательным условиям относится и математическая подготовка учеников. Затем на первый план выступает обучение как по некоторым общим, так и по специальным приемам решения задач определенных типов.
Идеальным было бы создание для них алгоритмов решения, т.е. точных предписаний, предусматривающих выполнение элементарных операций, безошибочно приводящих к искомому результату. Однако многие задачи не рационально решать, а иногда и просто нельзя решить алгоритмическим путем. В одних случаях для решения задачи вообще не имеется алгоритма, в других он оказывается очень сложным и громоздким и предполагает перебор громадного числа возможных вариантов. Для большинства физических задач можно указать лишь некоторые общие способы и правила подхода к решению, которые в методической литературе иногда преувеличенно называют алгоритмами, хотя скорее это «памятки» или «предписание» алгоритмического типа. И систематическое применение общих правил и предписаний при решении типовых задач формирует у школьников навыки умственной работы, освобождает силы для выполнения более сложной творческой деятельности.
Решение задачи – активный познавательный процесс, большую роль в котором играют наблюдения физических явлений и эксперимент; они позволяют создать соответствующие образы и представления, уточнить условия задачи и т.п.
Поэтому задача учителя физики – научить учащихся сознательно решать задачи, научить пользоваться рациональными способами краткой записи условия и решения задачи, находить изящные способы решения. Научить этому можно только показывая приемы решения задач и их записи.
В процессе обсуждения этих вопросов учащиеся познают методику решения задач, начинают ясно представлять основные этапы работы, связанные с их решением. Знание и соблюдение основных этапов работы, выполняемые в связи с решением задач, является одним из элементов культуры работы.
Решение сложных задач на уроке складываются обычно из следующих элементов:
- чтение условия задачи;
- краткая запись условия;
- выполнение рисунка, схемы или чертежа;
- анализ физического содержания задачи и выявления путей (способов) решения;
- составление плана решения;
- выполнение решения в общем виде;
- прикидка и вычисления;
- анализ результата и проверка решения.
В практике передовых учителей физики эта система нашла широкое применение и дает положительные результаты.
В то же время нужно иметь в виду, что приведенная схема является примерной. Не все этапы обязательны при решении каждой задачи. Например, при решении задач-вопросов отпадает необходимость в вычислениях и т.д.
Я остановлюсь кратко на характеристике отдельных этапов методики решения сложной задачи (количественной).
Чтение условия задачи. Чтение текста должно быть четким, выразительным, неторопливым. В большинстве случает условие задачи следует читать самому учителю, а учащиеся должны слушать и следить по задачнику или учащийся вслух читает задачу у доски. Оправдан и такой прием: учитель предлагает учащемуся самим внимательно прочитать задачу, решение которой намечено провести в классе, затем пересказать содержание своими условиями.
После чтения условия, учитель поясняет смысл новых терминов или предлагает самим учащимся объяснить, как они понимают смысл новых терминов. После этого выполняют краткую запись условия задачи.
Краткая запись условия задачи. Записать данные, полный текст задачи на доске и в тетрадях учащимся не следует.
Повторение условия задачи. По краткой записи условия задачи ученики повторяют условия задачи. Учитель предлагает отдельным учащимся повторить содержание условия задачи «своими» словами, точно передавая ее смысл, затем задает учащимся несколько вопросов, с тем, чтобы убедиться в полном понимании условия задачи. В связи с этим ученики выясняют, требуется ли для решении задачи использования схем, чертежей и табличных значений.
Выполнение чертежа, схемы или рисунка. Облегчает понимание условия задачи и нахождение способа ее решения.
Анализ условия. При разборе задачи прежде всего обращают внимание на ее физическую сущность, на выяснение физических процессов и законов, используемых в данной задаче, зависимостей между рассматриваемыми величинами.
Нужно терпеливо, шаг за шагом приучать учащихся, начиная с 7 класса, проводить анализ задачи для отыскания правильного пути решения, т.к. это способствует развитию логического мышления учеников и воспитывает сознательный подход к решению задач. Разбор задачи на уроке часто проводят коллективно, в виде беседы учителя с учащимися, в ходе которой учитель в результате обсуждения логически связанных между собой вопросов постепенно подводит учащихся к наиболее рациональному способу решения задачи.
Решение задачи. Числовые значение величин целесообразно подставлять в формулы с наименованиями. Это обязывает следить, что все единицы величин взяты в одной системе. На вычисления ученики тратят много времени. Происходит это главным образом из-за неумения применять математические знания на практике. Поэтому при решении задач на первый план нужно выдвигать физическую сторону вопроса, а затем искать пути и средства рациональных математических вычислений. В частности, нужно приучать учащихся пользоваться справочными таблицами. С правилами приближенных вычислений учащиеся знакомятся на уроках математики до изучения физики.
Ответ задачи рекомендуется выделить, например подчеркнуть его или заключить в рамку. Все это будет приучать школьников к четкости и аккуратности в работе.
Проверка и оценка ответа. Полученный ответ задачи необходимо всесторонне проверить. Прежде всего нужно обратить внимание учащихся на реальность ответа. В некоторых случаях при решении задач учащиеся получают результаты, явно не соответствующие условию задачи, а иногда противоречащие здравому смыслу. Происходит это от того, что в процессе вычисления они теряют связь с конкретным условием задачи. При этом нелепость ошибочно полученного результата остается вне поля зрения учащегося.
Поэтому учитель приучает учащихся проверять порядок полученной величины (с помощью прикидки), производя более грубое, чем это положено правилами действий с приближенными числами, округление чисел и комбинируя действия с ними таким образом, чтобы облегчить выполнение математических операций в уме.
Для проверки анализа ответа важно логически оценить его правдоподобность, в том числе с помощью метода размерности.
Далее, я думаю, что необходимо научить учащихся оценивать порядок ответа не только с математической, но и с физической точки зрения, чтобы ученики сразу видели абсурдность таких, например, ответов:
КПД какого-либо механизма > 100%;
Температура воды при обычных условиях < 0 oC…
А также ученики должны усвоить, что правильность решения задачи можно проверить, решив ее другим способом и сопоставить результаты этих решений.
Заключение.
Рассмотренные выше вопросы методики решения задач в школьном курсе физики имеют свои особенности в зависимости от возраста учащегося, их подготовки и специфики изучаемого материала. В 7-8 классах для решения задач отводится меньше времени, чем в 9-10. Объясняется это небольшим бюджетом времени, спецификой курса, который носит в известной мере описательный характер. На первой ступени обучения физике школьники приобретают первоначальные практические умения. Решение целого ряда задач в этих классах сдерживаются недостаточной их подготовкой по математике. Поэтому в этих классах больше внимания следует уделять качественным и экспериментальным задачам, ряд из которых можно представить в занимательной форме. Однако было бы ошибкой недооценивать и вычислительные задачи, без которых школьники окажутся совершенно неподготовленными в 9 кл. Поэтому на первых порах полезно алгебраическое решение задач сочетать с арифметическим, четко определяя с помощью вопросов смысл каждого действия.
Литература
1. С.Е.Каменецкий, В.П.Орехов. «Методика решения задач по физике в средней школе».
2. В.П.Орехов, А.В.Усов. «Методика преподавания физики».
3. М.В.Чикурова. «Некоторые приемы, развивающие интерес к решению задач» из журнала «Физика в школе», 2000г.
4. Л.И.Резников, Э.Е.Эвенчик, С.Я.Шамаш. «Методика преподавания физики в средней школе».
5. В.А.Балаш. «Задачи по физике и методы их решения».
6. К.Н.Елизаров. «Вопросы методики преподавания в средней школе».