Исследовательская деятельность учащихся на примере решения качественных задач

Автор: Ладыгина Татьяна Ивановна

Организация: МБОУ СОШ № 33 им. П. А. Столыпина

Населенный пункт: Саратовская область, г. Энгельс

Согласно Федеральному государственному стандарту среднее (полное) общее образование должно быть ориентировано на воспитание личности, способной к критическому мышлению, активно и целенаправленно познающей окружающий мир, мотивированной на творчество, исследовательскую и инновационную деятельность, самообразование. Поэтому школе необходимо, прежде всего – «учить творчеству, воспитывать самостоятельную личность, умеющую принимать решения и нести за них ответственность, умеющую критически мыслить, вести дискуссию, аргументировать и учитывать аргументы оппонента».

Творческие упражнения и задачи помогают осмыслить изучаемый материал, осознать его теоретическую и практическую значимость. Решение таких задач представляет собой исследование – процесс критической оценки, переработки и систематизации полученных знаний. В нем активизируется мышление учащихся, вызывая интерес к физике и порождая чувство уверенности в своих силах.

Обратившись к содержанию заданий ЕГЭ по физике, можно констатировать, что среди них недостаточно заданий качественного характера, для решения которых необходимы исследовательские навыки, умения выстраивать «логически стройную цепочку рассуждений со ссылкой на физические явления и законы», что потребует активной работы мысли учащегося и его творческих усилий.

Чтобы исключить формализм при решении задачи, нужно, прежде чем приступить к ее решению, выяснить сущность заданной в ней физической ситуации, и затем логическим путем наметить план её решения. Представляется целесообразным предлагать учащимся качественные физические задачи, составленные на основе художественных произведений, задачи с лишними данными, либо с их минимальным количеством, задачи с неявно заданным вопросом, который нужно поставить самим учащимся.

Чтобы заинтересовать школьника, привлечь его внимание, вызвать желание разобраться в новой теме, активно участвовать в работе на уроке, нужно вызвать мотивации к учению, найти отклик на свое обращение к нему, установить обратную связь. Полезно задать такой вопрос, который близок к жизненным ситуациям, внешне очевиден, но дать ответ, на который учащиеся затрудняются. Необходимо продемонстрировать нечто новое, неизвестное ранее, вызывающее чувство удивления. В качестве примера рассмотрим следующую задачу:

«Шерлок Холмс нагнулся над своим ящиком, пошарил в нем и извлек обычный медицинский градусник. Ватсон с любопытством посмотрел на эту "реликвию".
- Перед вами, дорогой друг, уникальный прибор. С его помощью я определял температуру почти кипящей жидкости.

- Но позвольте, шкала этого градусника рассчитана всего на 8^oС: она начинается с 33 и заканчивается 42^oС.

- Я не оговорился, дорогой Ватсон, все так и было».

В качестве проблемной эта задача была использована в 10 классе на уроке изучения нового материала по теме «Уравнение теплового баланса». Учащиеся высказывали различные предположения, после чего им было сказано, что в конце урока они сами проверят, были ли верны их ответы. После раскрытия основных понятий темы, введения закона сохранения энергии в тепловых процессах и уравнения теплового баланса учитель вновь возвращается к «загадке Шерлока Холмса», выслушивает новые догадки учащихся и подводит итог: можно взять холодную воду известной массы и температуры и вливать в нее горячую воду до тех пор, пока шкала термометра не начнет "работать". Потом, определив массу влитой горячей воды, вычислить ее температуру. Учащиеся активно участвовали в обсуждении и делали верные выводы. В заключение предлагалось на основе этой «загадки» каждому учащемуся составить задачу с индивидуальными данными и решить ее.

Следует отметить психолого-педагогическую значимость подобного рода задач. Они вызывают интерес учащихся еще в самом начале урока, помогают удерживать их внимание на всем его протяжении. Каждому учащемуся хочется постигнуть истину, быть первооткрывателем, новатором. Поэтому, нельзя не согласиться с утверждением: «Успех на каждом уроке является стимулом к дальнейшему обучению. Обучение должно быть трудным, но обязательно победным для всех школьников». Интересными в методическом плане являются задачи с недостатком или избытком данных, с неявно заданным вопросом или с его отсутствием. Приведем пример.

«Игрок бросает мяч своему партнеру, находясь в 28 м от него. Мяч летит четыре секунды. Какой наибольшей высоты достиг мяч?»

Можно было бы пойти по традиционному пути решения этой задачи, записывая уравнения дальности, времени полета и максимальной высоты подъема тела, брошенного под углом к горизонту, выражая одни величины через другие. Однако предлагается другой способ решения, основанный на цепочке логических рассуждений. Очевидно, что расстояние между игроками никакой роли в решении задачи не играет. Задачи могут не содержать вопроса, а условие может быть отправной точкой в рассуждениях. Цель решения таких задач – распознать явление, рассмотреть его с различных точек зрения, выявить существенные стороны. После обсуждения учащиеся сами смогут сформулировать вопрос и решить задачу.

Успех познавательной деятельности в обучении выражается в наличии умения и навыка мыслить. А мыслить учащиеся начинают тогда, когда им интересно что-то познать. Один из способов активизации мышления – применение нестандартных, творческих заданий, «живых» задач, имеющих практическое применение. Например, в 7 кл. при изучении темы «Рычаги», учащимся задаю вопрос, почему дверную ручку прикрепляют не к середине двери, а к краю, притом, наиболее удалённому от оси вращения двери? Решение качественных задач способ­ствует осуществлению дидактического принципа единства теории и практики в процессе обучения физике. В частности, применение экспериментальных задач развивает умение и навыки учащихся в обращении с физическими приборами, макетами, установками и моделями. Ка­чественные задачи с производственным содержанием знакомят учащихся с тех­никой, расширяют их кругозор, являют­ся одним из средств подготовки учащихся к практической деятельности. Таким об­разом, решение качественных задач по физике является одним из важных при­емов политехнического обучения.

Использование качественных задач способствует более глубокому понима­нию физических теорий, формированию правильных физических представлений. Решение ка­чественных задач вызывает необходи­мость анализировать и синтезировать явления т. е. логически мыслить, приуча­ет учащихся к точной, лаконичной, ли­тературно и технически грамотной речи.

В процессе решения качественных за­дач прививаются навык наблюдательно­сти и умение различать физические яв­ления в природе, быту, технике, а не только в физическом кабинете. Разви­ваются смекалка, сообразительность, инициатива и творческая фантазия уча­щихся.

Чтобы решить качественную задачу, ученик должен уметь физически мыслить: понимать и излагать сущность состояний тел и процессов, происходящих в них, вскрывать взаимосвязь явлений (причин­но-следственные зависимости), уметь на основании законов физики предвидеть ход явления. Пример:

1. Почему взрыв снаряда под водой губителен для живущих в воде организмов?
2. Для чего с бензовоза свешивается металлическая цепь, волочащаяся по земле при движении?

Решение качествен­ных задач дает возможность учителю установить глубину теоретических зна­ний и понимание учащимся изучаемого материала. Значение этих задач состоит также и в том, что они вызывают большой инте­рес у учащихся, создают их устойчивое внимание на уроке, позволяют учителю оживить урок эмоционально, увлечь уча­щихся, активизировать их мыслительную деятельность, разнообразить методы из­ложения. Таким образом, решение качес­твенных задач есть один из приемов де-лектаризации обучения (de/ectare (лат.) - увлекать, доставлять наслаждение, ра­довать, восхищать, привлекать).

Методическая ценность качественных задач проявляется особенно при изуче­нии таких разделов курса физики, в ко­торых нет физических формул и явле­ния рассматриваются лишь с качествен­ной стороны (например, закон инерции, электромагнетизм): «Зачем должен включаться на автомобиле задний красный свет, когда водитель автомобиля нажимает на тормоз?»

Психология указывает на одну из осо­бенностей детей среднего школьного возраста - конкретно-образное мышле­ние. Детям более доступны понятия, ос­нованные на конкретных предметах, на осязаемой наглядности, чем понятия, ус­танавливаемые на абстракциях. Подрост­ку более понятен индуктивный, а не де­дуктивный путь установления физиче­ского закона. Качественные задачи, свя­занные с конкретными, хорошо извест­ными детям предметами, легко воспри­нимаются учащимися, и те их решают охотнее, чем количественные задачи. Итак, на первой ступени изучения физики качественные задачи в пре­подавании играют большую роль, чем ко­личественные.

Решение качественного вопроса мож­но представить в виде пяти этапов:

1. Знакомство с условиями задачи (чтение текста, разбор чертежа, изуче­ние прибора), уяснение главного вопроса задачи (что неизвестно, какова конечная цель решения задачи).

2. Осознание условий задачи (анализ данных задачи, физических явлений, опи­санных в ней, введение дополнительных уточняющих условий).

3. Составление плана решения зада­чи (выбор и формулировка физического закона или определения, соответствую­щих условиям задачи; установление при­чинно-следственной связи между логи­ческими посылками задачи).

4. Осуществление плана решения за­дачи (синтез данных условия задачи с формулировкой закона, получение отве­та на вопрос задачи).

5. Проверка ответа (постановка со­ответствующего физического экспери­мента, решение задачи другим способом, сопоставление полученного ответа с об­щими принципами физики (законом со­хранения энергии, массы, заряда, зако­нами Ньютона и др.).

Решение сложной качественной за­дачи также осуществляется этими пятью этапами, но при знакомстве с условиями задачи обращается внимание на ее глав­ный вопрос, на конечную цель решения. При составлении плана решения задачи строится аналитическая цепь умозаклю­чений, начинающаяся с вопроса задачи и оканчивающаяся данными ее условия или формулировками законов и опреде­лений физических величин. На четвер­том этапе составляется синтетическая цепь умозаключений, начинающаяся с формулировки определений физических величин, соответствующих законов, с описания свойств, качеств, состояний тела и оканчивающаяся ответом на во­прос задачи.

При решении качественных задач применяются основанные на аналитико-синтетическом методе следующие три приема: эвристический, графический и экспериментальный. Они могут и соче­таться, дополняя друг друга. Следует различать три формы осу­ществления эвристического приема ре­шения качественных задач в процессе обучения физике:

а) форма наводящих вопросов пред­полагает постановку учителем ряда во­просов и ответы на них учащихся. Это первая ступень обучения;

б) вопросно-ответная форма пред­полагает постановку самим учащимся во­просов и ответы на них. Как правило, решение представляется в письменном виде;

в) повествовательная (ответная) форма предполагает ответы учащихся на мысленно поставленные перед собой во­просы. Решение представляется в виде логически и физически связанных меж­ду собой тезисов (предложений), обра­зующих цельный рассказ.

Графический прием решения каче­ственных задач состоит в составлении ответа на вопрос задачи на основании исследования графика функции, черте­жа, схемы, рисунка, фотографии и т. п. Достоинством этого приема являет­ся наглядность и лаконичность решения. Он развивает функциональное мышле­ние школьников, приучает их к точно­сти, аккуратности. Особенно велика его ценность в тех случаях, когда дана по­следовательность рисунков, фиксирую­щих определенные стадии развития яв­ления или протекания процесса.

• прием реше­ния качественных задач заключается в получении ответа на вопрос задачи на основании опыта, поставленного и про­веденного в соответствии с ее услови­ем. В таких задачах обычно предлага­ется ответить на вопросы «Что произой­дет?» и «Как сделать?» В процессе экспериментального ре­шения качественных задач учащиеся ста­новятся как бы исследователями, разви­ваются их любознательность, активность, познавательный интерес, формируются практические умения и навыки. При правильно поставленном опыте ответ получается быстро, он убедителен и нагляден. Так как сам эксперимент не объясняет, почему так, а не иначе про­текает явление, то его сопровождают словесным доказательством.

В ряде случаев учащиеся, не владея навыками логического мышления, при­меняют прием выдвижения гипотезы (интуитивное мышление). Этот путь ре­шения задачи не следует отвергать. На­оборот, надо тщательно рассмотреть любое предложение, любую физическую идею решения задачи, доказать либо ее применимость, либо несостоятельность. При этом, конечно, завяжется дискуссия, которая будет способствовать развитию физического и логического мышления учащихся.

Список литературы:

1. Кабардин, О.Ф. Личностно-ориентированный подход к обучению физике // Физика в школе. – 2010. – № 7. – С. 36-43.
2. Демидова, М.Ю. Аналитический отчет по результатам ЕГЭ по физике 2010 г. / М.Ю. Демидова, В.А. Грибов, Г.Г. Никифоров // Физика в школе. – 2010. – №8. – С. 8-26.
3. Маркова, А. К. Психология профессионализма / А.К. Маркова. – М.: Знание, 1996. – 308 с.
4. Елькин, В.И. Из историй Шерлока Холмса // Физика в школе. – 1999. – № 5. – С. 66-68.

Опубликовано: 05.02.2018