Методические особенности использования практико-ориентированных задач на учебных занятиях при изучении предметов «Физика», «Астрономия» для развития функциональной (информационной, математической, финансовой и др.) грамотности учащихся
Понедько А.С., учитель физики
Основной курс физики в школе начинается в 7 классе. Юных семиклассников на первых уроках физики переполняют эмоции, оттого что им предстоит изучать увлекательный предмет, не похожий ни на один из тех, которые у них есть.
Но эта радость длится недолго. Как только учитель физики переходит от качественного описания физических явлений и процессов, демонстрации физических опытов к решению задач, интерес у обучающихся к физике снижается. Это происходит не только из-за сложности такого рода занятий, но и из-за не всегда обоснованного подбора учителем физических задач, большинство из которых носит чисто формальный характер без привязки к реальным ситуациям. Куда интереснее решать задачи, которые можно связать со своей жизнью и понимать, что решение той или иной физической задачи пригодится тебе в определённой жизненной ситуации. В этой связи считаем необходимым увеличение в практике учителя физики доли практико-ориентированных задач.
Конечно, определённое количество таких задач можно найти в задачниках по физике. Но, с одной стороны, их не так уж и много, с другой, – соответствующие ответы и решения можно без особых усилий найти в интернете, поэтому необходимо постоянно пополнять банк именно таких, практико-ориентированных, задач по физике.
В самом масштабном понимании физической задачей называют проблему, решаемую с помощью логических умозаключений, математических действий на основе законов и методов физики. Из огромного комплекса задач выделяют учебные задачи. Физической задачей называется не очень большая проблема, которая обычно решается на основе методов физики, в которых используют логические умозаключения, сделанные на основе, как физического эксперимента, так и математических действий. Такие задачи предлагаются обучающимся для того, чтобы решение приводило к достижению основных целей обучения. Чаще всего задача предлагается обучающимся словесно, но может быть представлена в совокупности с рисунками, схемами, графиками. Такая задача необязательно должна быть сформулирована физическими терминами, но часто возникает необходимость в формулировке именно физическими понятиями. Физические задачи являются значительным звеном всего учебного процесса, обучение школьников их решению является практическим методом обучения.
Довольно распространено мнение учителей физики о том, что обучение школьников решению задач – это одна из важнейших задач всего учебного процесса по физике. С одной стороны, это верно, а вот с другой стороны – неверно. Обучающиеся в любом случае должны решать задачи, так как без этого они не усвоят понятия и законы физики, либо их знания будут неполными. При решении задач знания, обучающихся алгоритмизируются, создаётся понимание сущности явлений, а физические понятия и величины приобретают реальный смысл. У учащихся развивается способность рассуждать, выявлять причинно-следственные связи, выделять основное и вычёркивать ненужное.
Решение задач позволяет превратить знания обучающихся в осознанные действия, избавить их от формальности. Но решение задач не должно стать самоцелью, ведь основные задачи этого вида учебной деятельности – это углубить знания обучающихся, развить их мышление, научиться анализировать задачную ситуацию и найти пути её решения, а также сформировать умения творчески подходить к возникающим проблемам. Решение физических задач имеет огромное образовательное значение, способствующее усвоению обучающимися основного курса физики. Решение задач позволяет формировать у обучающихся определённые виды деятельности, связанные с применением знаний в определённых ситуациях. Такие виды деятельности формируются на двух уровнях: на алгоритмическом, и на творческом.
Обучение решению задач в физике имеет ещё одно значение – воспитательное. Такое воспитание позволяет воздействовать на личность обучающегося. Для развития личности очень важна сама деятельность по решению задач, потому что именно в этот момент обучающийся проявляет волю, настойчивость, усидчивость, самостоятельность.
Огромную роль играет решение задач при развитии обучающихся, а точнее для развития их логического мышления, для формирования правильных умозаключений. В процессе решения задач могут быть созданы ситуации проблемного характера. Решение задач имеет и политехническое значение. В таких задачах чаще всего приводятся сведения о технических объектах, выявляются основы их работы, взаимосвязь элементов всех технических объектов
Физические задачи можно разделить по разным классифицирующим признакам, например, по содержанию, целевому назначению, способам решения, способам задания условий задачи, степени сложности и т. п.
Задачи физического характера, исходя из физического содержания, чаще всего разделяют по физическому материалу, который представлен в самой задаче. Другими словами, такие задачи рассматривают по всем разделам основного курса физики, т.е.механика, молекулярная физика, электродинамика, оптика и квантовая физика. Бывают задачи, которые включают в себя несколько разделов физики, таким задачам дают название «комбинированные» или «комплексные». Существуют абстрактные задачи и конкретные задачи. В абстрактных задачах все величины даются в общем виде, т. е. в них не указываются конкретные значения величин.
В задачах, в которых используется конкретное содержание, наоборот, приводят значения численного характера для всех физических величин. По содержанию задачи существуют политехнические, занимательные, исторические, т. е. они могут содержать в себе все возможные сведения исторического типа, которые, так или иначе, относятся к физике.
Обычно, в задачниках по физике имеются все рассмотренные выше задачи, но сейчас мир книг настолько богат и разнообразен, что сложно не встретить специальные задачники, которые посвящены, только определённому типу.
Физические задачи, как и любые другие задачи, можно разделить на два основных вида по степени сложности – это простые и сложные. Сложные задачи требуют большого количества операций, которые необходимы для решения задачи по физике. Задачи простого типа включают в себя знания и умения применения формул по определённым темам, знания всех единиц измерения физических величин и требуют уметь выполнять простейшие вычисления. Обычно такие задачи применяют на уроке для закрепления пройденного материала и их называют тренировочными. Как правило, комбинированные задачи являются сложными, т. к. их решение требует применения знаний из нескольких разделов курса физики.
Ещё один тип – это творческие задачи. Когда обучающиеся решают такого типа задачи, то у них формируется развитие высокого уровня. В творческих задачах, чаще всего просматриваются требования, но ни каким образом не формулируются указания на то, какие законы нужно применить для решения. Творческие задачи, в свою очередь делятся на исследовательские и конструкторские. В исследовательских задачах нужно дать ответ на вопрос «Почему?», конструкторские задачи, просят ответ на вопрос «Как сделать?». Олимпиадные задачи относят к творческим задачам.
Ещё один классификационный признак деления задач по физике – способ решения. Согласно этому признаку все физические задачи делятся на задачи-вопросы, называемые качественными, задачи-расчёты, называемые вычислительными, а также графические задачи и экспериментальные задачи. В качественных задачах нет никаких расчётов, всё решение необходимо выполнить путём её анализа. При решении экспериментальных задач в основе лежит физический эксперимент, в вычислительных задачах применяют чаще всего только вычисления, а при решении графических задач используется график.
Существует основной способ решения задач, в него входят приёмы и операции решения. Именно они позволяют найти ответ на вопрос той или иной задачи. При решении задач часто используют приёмы, называемые логическими. Такие приёмы включают в себя одновременно анализ и синтез, которые сопровождают друг за друга. Оба приёма чаще всего используют по отдельности, хотя их деление можно назвать условным. Если учитель использует аналитический приём, то задачу он начинает решать с детального анализа основного вопроса задачи, после этого записывают необходимые формулы и только после этого записывают уравнение, устанавливающее связь формул с величинами, заданными в условии. Если учитель использует приём, называемый синтетическим, то решение задачи он начинает с выяснения связей величин, которые даны в условии задачи, с другими иными до тех пор, пока в уравнении не окажется нужная величина. Если говорить о решении качественных задач, то при их решении используют два метода называемых – индукция и дедукция. Именно на этих двух методах строятся логические умозаключения.
Решение простых качественных задач при хорошем знании физики, как правило, не вызывает сложностей. Помимо этого, ещё при решении физических задач могут использоваться такие способы как: арифметический, алгебраический, графический, геометрический.
Арифметический способ используется при решении задачи по вопросам и по действиям. В первую очередь, записывают формулу и сразу после этого рассчитывают искомую величину. Данный способ решения сохраняется на основном этапе изучения физики.
Решение задач по физике при помощи геометрического способа осуществляется применением известных величин из геометрии. При способе, называемом графическим, основным элементом является график. В одних задачах график задаётся условием и его необходимо проанализировать. В других задачах, нужно построить график, по условию задачи данным, или по получившимся данным при решении задачи.
Существует целый алгоритм для учителей, чтобы правильно научить школьников решать физические задачи. Этот алгоритм представляет собой определённую систему приёмов, благодаря им у обучающихся формируются знания и умения по решению задач. Все задачи решаются в несколько этапов алгоритма. Чтобы правильно научить решать обучающихся физические задачи, нужно, в первую очередь, сформировать у них общие представления о всех этапах алгоритма и объяснить, что необходимо следовать этим этапам при решении задачи по физике.
Первый этап – чтение и уяснение условия. На данном этапе, обучающемуся необходимо чётко, не спеша прочесть условие задачи, если нужно, то прочитать несколько раз. Все понятия и термины, которые ему непонятны, учитель должен разъяснить. Далее ему необходимо проанализировать условие задачи и определить явление, о котором говорится в задаче и выяснить, что нужно найти, и что дано. Обучающиеся должны правильно пересказывать условие задачи.
Второй этап – краткая запись условия задачи. Краткое условие задачи записывается столбиком, если необходимы табличные данные, то их также вписывают в данный столбик.
Третий этап – перевод заданных значений физических величин в Международную систему единиц (СИ). Этот этап обучающиеся должны выполнять не укоризненно, если они не будут переводить заданные значения в систему единиц на первых этапах обучения решению задач, то в дальнейшем им будет очень сложно решать задачи. Чуть позже, можно использовать внесистемные единицы, но те которые разрешены к употреблению.
Четвёртый этап – это анализ описанной задачной ситуации в предлагаемой задаче. Самое основное – это то, как обучающиеся подвели итог при анализе задачной ситуации. В ходе анализа школьники должны правильно выяснить, что именно описывается в задаче, как происходят изменения описываемого действия или объекта и происходят ли вообще. При таком анализе обучающиеся должны использовать рисунок или схему. Обучающиеся выясняют можно ли использовать разного рода допущения, например, пренебречь размерами маленького тела, назвав его материальной точкой.
Пятый этап – создание математической модели решения задачи. На данном этапе обучающиеся составляют план своего решения, т. е. записывают необходимые уравнения и решение задачи в общем виде.
Шестой этап – вычисления. Обучающиеся проводят все необходимые расчёты, проверяя при этом правильность единиц измерения.
Седьмой этап – проверка ответа и его анализ.
Для правильного анализа ответа обучающимся нужно понимать и учитывать реальность полученных значений выражений. Все этапы при решении образуют определённую последовательность, каждый этап плавно вытекает из другого, при этом образуется некий алгоритм решения. Представленный алгоритм является общим для всех задач по физике независимо от того, к какому разделу курса физики относится задача.
Физические задачи решают не только на уроках физики, но и на всех видах занятий, например, на внеклассных занятиях или внешкольных мероприятиях. Задачи используют в разных частях урока – в зависимости от дидактической цели, которую преследует учитель. Так, например, качественные или тренировочные вычислительные задачи включают после объяснения нового материала. Задачи можно включить в начале урока для повторения учебного материала или для проведения проверки усвоенного материала, которую можно провести в конце урока.
Перед объяснением нового материала задачи используют для актуализации знаний или для создания проблемной ситуации. Для конкретного обучения школьников решению задач, по конкретной теме, проводят специальные уроки, которые включаются в календарно тематическое планирование педагога.
При проведении такого урока нужно пользоваться системностью разного рода задач, то есть необходимо начинать с простых задач и идти к более сложным. В противном случае у обучающихся могут возникнуть трудности при решении задач.
Физические задачи являются хорошим методом проверки знаний и умений обучающихся. Чаще всего такие проверки проводятся в виде контрольных работ.
Чтобы обучающиеся умели быстро и качественно решать задачи, учителю необходимо комбинировать теоретическое домашнее задание с физическими задачами. Тогда обучающиеся решают задачи самостоятельно. Если домашние задачи вызывают трудности при решении, то их обязательно необходимо решить в классе и разобрать каждое действие в данной задаче. Как вариант, можно попросить решить задачу того ученика, который справился с заданием.
Решением задач занимаются ещё и на внеклассных занятиях. Такие занятия могут относиться к кружку по решению задач для обучающихся, которые интересуются углублённо физикой. Это могут быть дополнительные занятия по физике по подготовке обучающихся к экзамену. Факультативные занятия по физике включают в себя подробный разбор физических задач.
Практико-ориентированные задачи играют огромную роль в работе учителя. Благодаря таким задачам учитель может доступно объяснить роль физики в жизни каждого человека и тем самым развить интерес к своему предмету.