Нирс/Студенты


Систематизация физических задач

Систематизация физических задач
М.В. Осинцева

    Задача, поставленная перед образованием, заключается не только в том, чтобы давать человеку всесторонние знания, необходимые для того, чтобы стать полноценным гражданином, но и развивать в нём самостоятельность мышления, необходимую для развития творческих способностей. Этому способствует систематическое решение задач на уроках физики, что в свою очередь подготавливает человека к рационализаторству, воспитывает в нём трудолюбие, настойчивость, целеустремлённость, выступает как контролирующее звено за знаниями, умениями и навыками, даёт возможность потренироваться в умении применять теоретические знания на практике. На основе различных частных методик можно дать следующее определение "физической учебной задачи". Физическая учебная задача - это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе использования законов и методов по физике, умениями применять их на практике и развитие мышления. Решение задач является обязательным элементом учебного процесса по физике. Для учителя умение ученика решать задачи является одним из важных критериев усвоения знаний. Нередко встречается ситуация, когда ученик знает обычную теорию курса физики, но не умеет решать физические задачи, прочитав условия некоторых задач, он порой даже не знает с чего начать решение. Научить ученика решать задачи - одна из сложнейших педагогических проблем. Следовательно, очень важно какую методику обучения школьников решению задач использует учитель: ту, которая вооружает школьника обобщённым методом, или ту, в которой каждая задача решается частным методом. Это в известной степени справедливо при решении задач любой сложности. Вопрос: "К какому типу относится эта задача?" ведёт к следующему вопросу: "Что можно предпринять для решения задачи такого типа?". Постановка этих вопросов может принести пользу, т.к. если удаётся отнести рассматриваемую задачу к определённому классу, установить её тип, то можно вспомнить метод решения задач подобного типа. Подобные вопросы можно с успехом задавать даже в очень серьёзных исследованиях. Таким образом, при решении задач полезна их классификация, проведение различия между задачами в соответствии с их типами. Хорошая классификация предполагает разбиение задач на такие типы, что тип задачи предопределяет метод её решения. Вопросом о классификации физических задач занимались многие учёные, среди которых такие как Беленок И.Л., Беликов Б.С., Величко А.Н., Знаменский П.А., Усова Н.В., Тулькибаева Н.Н., и многие другие. Так, например, Тулькибаева Н.Н. рассматривают классификацию на основе рассмотрения принятой задачи. В этом случае основаниями для классификации могут быть характеристики либо задачной системы, либо решающей системы, либо отношения к ним среды. Она выделяет следующие виды задач: а) по содержанию: текстовые, графические, экспериментальные, задачи-рисунки; б) по характеру содержания: абстрактные, конкретные; в) по степени сложности: простые, сложные; г) по способу решения: количественные, качественные, графические, экспериментальные и т.д. Беликов Б.С. выделяет, кроме уже названных видов, поставленные и непоставленные задачи. Так, рассматривая межпредметные связи, Ю.С. Царев осуществляет классификацию задач по роли в формировании физических и биологических знаний. Мною была проведена систематизация классификаций физических задач, результатом которой стало появление систематизированной таблицы по видам задач. Основываясь на этой таблице, можно определить, к какому виду относится та или иная задача и каким методом необходимо её решать. Кроме этого я разработала методические рекомендации по применению данной таблицы. Так, например, её можно использовать либо при решении задач на уроке изучения нового материала для проверки знаний учащихся и закрепления изученного материала (процесс может быть реализован как коллективно, так и самостоятельно); либо на специальном уроке решения задач, на котором выделяется и показывается общий метод решения физических задач определённого класса; либо на обобщающем уроке, на котором в процессе решения задач происходят систематизация знаний по определённой теме или разделу, комплексное применение методов, способов и средств решения, использование задач для всестороннего анализа явлений природы; либо на учебных конференциях, на которых может быть расширено представление учащихся о способах решения физических задач; либо на факультативных занятиях. При умелом её применении преподавателем решение задач может составить значительная часть самостоятельной работы учащихся по приобретению знаний и умений. Использование задач позволит добиться реализации различных дидактических задач: изучать новый и повторять ранее пройденный материал, вырабатывать умения и навыки по применению знаний, проверять знания и умения учащихся. Усиленное внимание при обучении будущих учителей физики в педагогическом ВУЗе к вопросам профессионально-методической подготовки к руководству деятельностью учащихся по решению задач объясняется тем, что многие учащиеся не умеют осмысливать заданную ситуацию, анализировать условие задачи, находить основные закономерности, необходимые для её решения (это сказывается на качестве решения задач). Мы предположили, что при сравнении двух групп, имеющих одинаковый уровень подготовки по решению физических задач студенты экспериментальной группы, в которой было проведено обучение по разработанной нами методике, покажут хотя бы не меньший уровень выполнения заданий контрольного среза, чем студенты контрольной группы. Педагогическое исследование проводилось в группах 5 курса физического факультета БГПУ по теме "Явление электромагнитной индукции". Студенты обучались способам составления физических задач, опираясь на систематизирующую таблицу. При этом я опиралась на методику составления задач, автором которой является В.Е. Володарский. Ключевой задачей, сформулированной в начале обучения, была следующая: Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см2, чтобы при изменении магнитной индукции от 0,2 до 0,3 Тл в течение 4 мс в ней возбуждалась ЭДС 10 В?

   S=50 см2
   B1=0,2 Тл
   B2=0,3 Тл
   Dt=4 мс
   E=10 В

   N - ?

   Запишем закон электромагнитной индукции:
   E = - N·DФ / Dt
   Магнитный поток определяется следующим образом:
   DФ = B · S · cosα ,DB = |B1 - B2|
   α - угол между линиями магнитной индукции и нормалью к плоскости витка ( в данном случае - катушки):
   α = 90° , cos90° = 1.
   Подставив эти соотношения, получим: N = E · Dt / |B1 - B2· S.
   N = 10B · 4 · 10-3c / |0.2Тл - 0.3Тл| · 50 · 10-4м2 = 80
   Ответ: N = 80
После решения этой задачи мы учились составлять: а) аналогичную задачу с другим сюжетом и другими числовыми значениями физических величин, б) задачу, обратную данной, используя те же сюжет и числовые данные, в) задачу, обратную данной, используя другой сюжет и другие числовые значения физических величин, г) задачи по исходным уравнениям. Например, условие задачи, обратной данной, но с другим сюжетом и другими числовыми данными, может звучать следующим образом: В квадратной рамке со стороной 5 см, находящейся в магнитном поле, индуцируется ЭДС 5 В. Определите скорость изменения магнитной индукции в данном контуре, если нормаль к поверхности контура расположена под углом 60° к линиям индукции магнитного поля. Составление задачи по исходному уравнению может выглядеть следующим образом: Дано уравнение: q=B*S/(cos?1 - cos?2). Условие задачи может звучать так: Рамка площадью 100 см2, выполненная из провода сопротивлением 0,01 Ом, равномерно вращается в магнитном поле с индукцией 0,05 Тл. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции этого поля. Определите, какое количество электричества протечёт через рамку за время поворота её на угол 30°. Результаты проведённого контрольного среза после обучения показали, что групповые коэффициенты выполнения работы оказались равными для студентов контрольной группы kср=0,33 ( ) , для студентов экспериментальной группы kср=0,70 ( ) . Различие между этими коэффициентами статистически значимо на уровне 0,05 (tэксп=3,74 при tтеор=2,042). По всей видимости, первоначальное предположение о том, что уровень знаний студентов экспериментальной группы в области решения физических задач по теме "Явление электромагнитной индукции" после обучения по разработанной методике окажется выше уровня знаний студентов контрольной группы в этой же области, не лишено смысла. Об этом же свидетельствует представленное на гистограмме распределение частот индивидуальных коэффициентов полноты выполнения заданий контрольного среза, полученное посредством разбиения массивов на 10 интервалов с шагом 0,1. 1 интервалу соответствуют значения коэффициентов 0?0,1; 2 интервалу - 0,1?0,2; 3 интервалу - 0,2?0,3;...;10 интервалу - 0,9?1,0. 1 ряд соответствует распреде#ffffffлению частот индивидуальных коэффициентов полноты выполнения заданий контрольного среза студентами экспериментальной группы, а 2 ряд - студентами контрольной группы. Я думаю, что использование системы задач приведёт к большему развитию усвоения умения решать задачи по физике. Ведь задачи вызывают определённую умственную деятельность, которая обусловлена не только содержанием, но и последовательностью их решения, количеством и комбинацией их с другими типами задач.


Назад
Скачать