Методика использования качественных задач при изучении физики в средней школе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗРВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БРЕСТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ А.С. ПУШКИНА
КАФЕДРА МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ И ОТД
МЕТОДИКА
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ЗАДАЧ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФИЗИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
Курсовая работа
по методике преподавания физики
БРЕСТ 2009
Содержание
Введение.
. Что такое физическая задача.
. Классификация задач.
. Понятие о качественной задаче в методике обучения.
. Решение качественных задач.
. Примеры качественных задач.
. Необходимость применения качественных задач.
. Проблемы связанные с качественными задачами.
Заключение.
Введение
В последнее десятилетие система школьного образования претерпела глубокие изменения. Повышение роли информации в жизни современного общества привело к возрастанию требований, предъявляемых к уровню образования выпускников средних школ.
В современном обществе хорошее образование заключается не только в том, чтобы выпускник хорошо усвоил систему понятий и умозаключений, но и чтобы он овладел методологией научного поиска, стал способным к творческой деятельности и ответственности за свою работу. Ученик должен уметь правильно ориентироваться в происходящем вокруг, принимать квалифицированные решения, а для этого он должен научиться анализировать весь комплекс факторов, влияющих на протекание процессов, выдвигать и доказывать гипотезы, осмысливать реальные и возможные результаты собственных действий. Одной из причин недостатков современного образования, является дефицит времени, который связан в первую очередь с перегруженностью содержания школьного курса физики. Физика занимает особое место среди школьных дисциплин. Как учебный предмет она направлена на формирование у учащихся научной картины мира. Физика формирует творческие способности учащихся, их мировоззрение и убеждения, способствует воспитанию высоконравственной личности. Эта основная цель обучения может быть достигнута только тогда, когда в процессе обучения будет сформирован интерес к знаниям. По всей видимости, стремление к расширению информационного пространства курса ведет к поверхностному, необдуманному заучиванию и, как результат, к снижению качества знаний. Это усугубляется еще и тем, что в большинстве современных учебниках физики до сих пор преобладает информационно-объяснительный подход, а изучаемый в школьном курсе физики материал слабо связан с повседневным опытом и интересами учащихся. Но противоположный процесс сокращения учебных программ, при поверхностном, исключительно качественном рассмотрении многих важных вопросов, также не допустим, особенно для лицеев и классов с углубленным изучением физики. Таким образом, информационно-насыщенный курс физики необходим, однако традиционные методы обучения зачастую приводят к формальному освоению курса и не позволяют реализовать весь потенциал физики как учебного предмета. Для решения данной проблемы необходимо широкое использование приемов учебной деятельности, усиливающих познавательную активность и способствующих развитию школьников при высоком уровне усвоения школьного курса физики. Одним из эффективных средств и методов является решение качественных задач. Главная особенность качественных задач состоит в том, что в них внимание акцентируется на качественной стороне физических явлений, свойств тел, вещества, процессов. Решение таких задач требует анализа физической сущности явления, построения гипотез и их обоснования, а соответственно способствует развитию логического и образного мышления. Решение задач неотъемлемая составная часть процесса обучения физике, поскольку она позволяет формировать и обогащать физические понятия, развивать физическое мышление учащегося и их навыки применения знаний на практике. К тому же правильное решение школьниками качественных задач указывает на осознанность их знаний и отсутствие формализма. Поэтому применение качественных задач позволит в значительной мере преодолеть многие негативные тенденции, имеющие место в процессе преподавания школьного курса физики, а также значительно уменьшить проблемы, возникающие при изучении углубленного курса физики, такие, как возрастание абстрактности научных понятий и рассуждений, повышение порога доступности, сильная формализация многих теорий с применением сложной математики, за которой порой теряется физический смысл.
1. Что такое физическая задача
С точки зрения психологии, задача - это проблема, которая заключается в несоответствии между требованиями задачи и знаниями субъекта, и для её решения субъект должен включить творческую мыслительную деятельность. В методике под физической задачей понимают проблему, решаемую с помощью логических умозаключений, математических действий, эксперимента на основе законов и методов физики. Каждая задача содержит информационную часть, условие и требование-вопрос. Информационная часть может быть достаточно богатой, поэтому само содержание задачи позволяет знакомить с историей, с достижениями техники, сообщать сведения из других наук. Решение задач относится к практическим методам обучения и как составная часть обучения физике выполняет те же функции, что и обучение физике: образовательную, воспитательную, развивающую, но, опираясь на активную мыслительную деятельность ученика. Образовательная функция задачи заключается в сообщении учащимся определённых знаний, выработке у учащихся практических умений и навыков, ознакомление их со специфическими физическими и общенаучными методами и принципами научного познания. Известные отечественные психологи П. И. Зинченко и А. А. Смирнов установили следующую закономерность (закономерность Смирнова-Зинченко): «Учащийся может запомнить материал непроизвольно, если выполняет над ним активную мыслительную деятельность, и она направлена на понимание этого материала». Решение задач, безусловно, требует активной мыслительной деятельности. Поэтому на материале задач учитель может сообщить учащимся новые знания, и даже материал, изучаемый теоретически, можно объяснить «на задаче». Согласно одной из аксиом методики, знания считаются усвоенными только тогда, когда ученик может применить их на практике. Решение задач - практическая деятельность. Значит, задача играет и роль критерия усвоения знаний. По умению решить задачу мы можем судить: понимает ли ученик данный закон, умеет ли он увидеть в рассматриваемом явлении проявление какого-либо физического закона. А научить этому можно - опять же - через решение задач. Практика показывает, что физический смысл различных определений, правил, законов становится действительно понятным учащимся лишь после неоднократного применения их к конкретным частным примерам-задачам. Решение задач выполняет ещё одну важную образовательную функцию - формирование и обогащение понятия физической величины - одного из основных понятий физики. Физические задачи играют также большую роль в реализации принципа политехнизма в процессе обучения. Многие из них показывают связь физики с жизнью, техникой, производством. Воспитательная функция задач заключается в формировании научного мировоззрения учащихся. Они позволяют проиллюстрировать многообразие явлений и объектов природы и способность человека познавать их.
Решение задач воспитывает и общечеловеческие качества. Д. Пойа пишет: «Обучение искусству решать задачи есть воспитание воли. Решая не слишком лёгкую для себя задачу, ученик учится быть настойчивым, когда нет успеха, учится ценить скромные достижения, терпеливо искать идею решения и сосредоточиваться на ней всем своим «я», когда эта идея возникает. Если учащемуся не представилось возможности ещё на школьной скамье испытать перемежающиеся эмоции, возникающие в борьбе за решение, в его математическом образовании оказывается роковой пробел». Эти слова в полной мере можно отнести и к физическим задачам. При решении задач у школьников воспитывается трудолюбие, пытливость ума, смекалка, самостоятельность в суждениях, интерес к учению, воля и характер, упорство в достижении поставленной цели. Развивающая функция задачи проявляется в том, что, решая задачу, ученик включает все мыслительные процессы: внимание, восприятие, память, воображение, мышление. При решении задач развивается логическое и творческое мышление. Однако необходимо помнить, что, если при изучении новой темы:
·учащемуся предлагают задачи только одного типа;
·решение каждой из них сводится к одной и той же операции (операциям);
·эту операцию учащемуся не приходится выбирать среди других, которые возможны в сходных ситуациях;
·данные задачи не являются для учащегося непривычными;
·он уверен в безошибочности своих действий, то учащийся при решении второй или третьей задачи перестаёт обосновывать решение задачи, начинает решать задачи механически, только по аналогии с предшествующими задачами, стремится обойтись без рассуждений. Это приводит к ослаблению развивающей стороны решения задач. Поэтому необходимо учить школьников решению задач разными методами, как стандартными, так и не часто использующимися в школьной практике. Полезно одну и ту же задачу решать разными способами, это приучает школьников видеть в любом физическом явлении разные его стороны, развивает творческое мышление. Разнообразие и важность функций, выполняемых задачей, приводит к тому, что задача занимает в учебном процессе важное место.
2. Классификация задач
К настоящему времени накоплено огромное количество задач. Все они различны по сложности, содержанию, способам решения. Возникает проблема их классификации. Такая классификация важна для учителя, т. к. она позволила бы ему избежать односторонности в выборе задач и осуществлять этот выбор на основе дидактических целей, которые необходимо достичь в соответствии с определённой учебной ситуации. Единой классификации физических задач не существует. Задачи классифицируются: 1) по содержанию 2) по разделам 3) по основному методу решения 4) по степени сложности 5) по способу выражения условия. Одна и та же задача попадает, таким образом, в несколько различных классов. По содержанию все задачи делятся на абстрактные и конкретные. Абстрактные - это те задачи, в которых нет конкретных числовых значений, и которые решаются в общем виде. Абстрактная задача выявляет более глубоко физическую сущность явлений, не отвлекая учащихся на конкретные несущественные детали. Конкретные задачи легче для учащихся, потому что конкретные числа приближают задачу к уровню развития ребёнка, который не научился ещё абстрагировать. По степени сложности задачи делятся на простые, сложные, задачи повышенной сложности (трудности) и творческие. Простые - с использованием одной формулы. Они носят тренировочный характер и решаются обычно сразу же на закрепление нового материала. Сложные - с использованием нескольких формул. Эти формулы могут быть из разных тем. Повышенной сложности - связывающие в одну проблему несколько разделов. (Часто бывает, что для учеников сложность вызывает не физическая, а математическая составляющая решения задачи). Творческие - алгоритм решения, которых ученику не известен. Это могут быть задачи, по классификации Разумовского, исследовательские или конструкторские. Исследовательская задача отвечает на вопрос «почему?», а конструкторская - на вопрос «как сделать?» По основному способу выражения условия задачи делятся на текстовые, экспериментальные, графические и задачи-рисунки. По способу решения задачи делятся на качественные, вычислительные, графические, экспериментальные. Отличительная особенность качественных задач в том, что их условия акцентируют внимание учащихся на физической сущности рассматриваемых явлений. Решаются они, как правило, устно, путём логических умозаключений. Вычислительные задачи - это задачи, которые могут быть решены только с помощью вычислений и математических действий. Графические и экспериментальные задачи - это задачи, решаемые с помощью графика или с помощью эксперимента.
3. Понятие о качественной задаче в методике обучения
По характеру и методу решения большинство исследователей подразделяют учебные физические задачи на качественные и количественные. Большинство учителей и методистов относят к качественным задачам такие задачи, которые не содержат числовых значений в условии. Однако характер условия задачи не всегда соответствует характеру ее решения. Некоторые расчетные задачи имеют условие, в котором числовые величины заданы косвенно. Такие задачи решаются по формулам, т.е. являются количественными задачами, но без числовых данных. Вот простой пример: «Во сколько раз изменится подъемная сила воздушного шара, если наполняющий его гелий заменить водородом?». Наоборот, есть задачи с численными данными, решаемые качественными методами: «Парашютист весом 700 Н равномерно опускается. Чему равна сила сопротивления воздуха, действующая на парашютиста?». Этот пример иллюстрирует неточность еще одной формулировки: «Качественными называют задачи, при решении которых устанавливают только качественную зависимость между физическими величинами». Однако решение ряда задач, в которых требуется найти значение некоторой величины, можно осуществить при использовании только качественных методов. Вот еще один пример: «Чему равна равнодействующая всех сил, действующих на автомобиль, равномерно движущийся по горизонтальной дороге?». Для ответа на вопрос не нужно делать каких-либо математических действий, достаточно провести простые рассуждения: автомобиль движется равномерно и прямолинейно, значит, действие на него всех тел скомпенсировано, т.е. равнодействующая всех сил равна нулю.
Одно из первых определений качественных задач дал М. Е. Тульчинский: «Задача, в которой ставится для разрешения одна из проблем, связанная с качественной стороной рассматриваемого физического явления, которая решается путем логических умозаключений, основывающихся на законах физики, построения чертежа или выполнения эксперимента, но без применения математических действий, называется качественной задачей». Б. Мирзоев, подробно проанализировав различные подходы к рассмотрению определения "качественных задач" через "внешние" характеристики задачи (форма условия, метод решения и характер цели), показывает, что наличие или отсутствие числовых данных, а также характер поставленной цели не предопределяет уровень исследования объекта. Б. Мирзоев уточняет, что «необходимым и достаточным условием для качественной задачи является требование отсутствия расчетов в процессе решения, независимо от того, в числах или буквах эти расчеты производятся». В тоже время он отмечает, что и в процессе решения качественных задач иногда требуется делать расчеты, а в некоторых задачах и небольшие формульные выкладки. Поэтому мы будем называть качественной задачей такую задачу, решение которой осуществляется путем построения логической цепочки рассуждений и не требует обязательных математических выкладок и вычислений, а используемые вычисления, не образуют строгую и полную логическую систему формальных выводов. Все формульные преобразования используются только для качественного анализа, а расчеты осуществляются для количественной прикидки.
Однако можно указать на отсутствие четкой границы между качественными и количественными задачами. Некоторые задачи в зависимости от уровня восприятия и мышления учащихся могут решаться и качественными, и количественными методами. Вот такой пример: «В цилиндрическом сосуде, наполненном водой при температуре 0°С, на поверхности плавает кусок льда. Как изменится уровень воды в сосуде, когда лед растает?». Приведем качественное решение. Лед, плавая, вытесняет воду весом равным своему весу. Поэтому вода, образовавшаяся при плавлении льда, имеет такую же массу, как и вода, вытесняемая льдом первоначально, а значит и занимает такой же объем. Соответственно, она "займет" место подводной части льда, и уровень воды не изменится. Но задачу можно решить и количественно. Некоторые исследователи различают качественные задачи и вопросы (задачи-вопросы). Так, М. Е. Тульчинский называл качественным вопросом задачу в одно действие. «Качественный вопрос предполагает ответ, основывающийся на применении одного какого-нибудь физического закона, свойства тела или определения физической величины. Но, по нашему мнению, это определение больше подходит к простым качественным задачам. С точки зрения Б. Мирзоева, главной отличительной особенностью качественных вопросов является то, что в них «не содержится никакой информации, необходимой для формулировки ответа». С этим трудно полностью согласиться, ведь в качественных вопросах также содержится характеристика заданной ситуации, пусть краткая, но достаточная для получения ответа. Однако, «в отличие от качественных задач задачи-вопросы менее развернуты, требуют более конкретного и прямого ответа». Поэтому, на наш взгляд, качественные вопросы в отличие от задач подразумевают знание ответа на вопрос, а не его получение, т.е. имеют репродуктивный характер. Качественные задачи, связанные с конкретными предметами, легко воспринимаются учащимися и те их решают охотнее, чем количественные.
4. Решение качественных задач
Тульчинский М. Е. писал: " Решение качественных задач способствует более глубокому усвоению материала, развивает сообразительность, мышление, вызывает интерес к физике". Качественные задачи вызывают больший интерес, если в них предлагается дать объяснение тем или иным явлениям природы или фактам, с которыми школьники сталкиваются в жизни". В процессе решения качественных задач прививаются навыки наблюдать и умение различать физические явления в природе, быту, технике, а не только в физических кабинетах. Развивается смекалка, сообразительность, творческая фантазия. Овладение методами решения качественных задач позволит учащимся творчески применить их к решению самых разнообразных задач и самостоятельно расширить сферу собственных знаний. Именно этот фактор способствует развитию интеллектуальной инициативы и творческой активности учащихся. Особенно важным является использование качественных задач в основной школе, где большая часть материала рассматривается на качественном уровне.
Задачи должны быть личностно значимыми, увлекать учащихся, формировать интерес к окружающему нас миру, к жизни. В исследованиях по решению задач встречаются разные представления о структуре задачной подсистемы. Обычно выделяют: "данные и требования", "известные и неизвестные", "условие (данные или данные с требованиями)", "искомое". Но в качественных задачах увеличивается многовариантность подходов к решению, в результате у разных учеников появляются разные пути рассуждений. Поэтому при решении качественных задач повышается роль субъективных процессов понимания условия. При анализе текста задачи у учащихся возникает разное видение ситуации, выстраиваются разные представления. Именно с этими представлениями и работает ученик при решении задачи. Поэтому есть смысл разделить понятия: текст задачи, условие задачи и задачную ситуацию. Условие, как обязательный структурный элемент задачи, выделяют все исследователи теории решения проблем, однако их определения несколько расходятся. Возьмем за основу определение А. Ф. Эсаулова. Он под условием задачи понимает «определенные информационные системы, из которых следует исходить при попытках решения». Под текстом качественной задачи мы будем понимать наличную совокупность объектов (непосредственно текст, а также графики, рисунки и т. п.) несущих информацию об условии. Следует подчеркнуть, что информация, задаваемая текстом задачи, может быть представлена эксплицитно (явно) и имплицитно (неявно), также она может быть избыточной и недостаточной. При этом отнюдь не тривиален вопрос о том, какая именно информация "подразумевается" в формулировке задачи. Это роднит качественные задачи с задачами, решаемыми в реальных жизненных ситуация. При решении такие задачи «поднимают вопросы, связанные с трудностями трех типов: приходится определять, какие факторы могут иметь отношение к рассматриваемой задаче, какие из них действительно имеют к ней отношение и какие из этих последних существенны, а какие нет». Именно поэтому так важен детальный анализ текста задачи: рассматривая смысл каждого слова, мы осознаем условие задачи, т.е. более четко представляем, чем мы можем оперировать при решении и что требуется отыскать. Таким образом, утверждения задачи будем называть данными задачи, а вопрос задачи - требованием.
Мы считаем, что при решении задачи данные и требования образуют единую информационную систему и цель решающего найти связи между ними. При этом возможны два пути движения: от данных к искомому и от искомого к данным. Поэтому можно ввести понятие "пространство качественной задачи", в которое входят исходные положения, искомое, возможные пути решения, ведущие от данных к цели, а также информация и правила, которые накладывают ограничения на выбираемые модели. Введение данного понятия подчеркивает, что при решении задачи не существенно: что дано, а что нужно найти, важно только обнаружить связь между различными элементами пространства задачи. Из выше сказанного видно, что качественные и количественные задачи имеют общие структурные элементы. Однако в расчетных задачах требование связано с нахождением физических величин, поэтому физическая ситуация представлена в более явном виде, детализирована через заданные в условии величины, через указания о связях между явлениями и т. п. Выделение же "данных" и "требований" при решении качественных задач, вызывает часто большие затруднения. Ведь в качественных задачах редко даются значения каких-либо физических величин, вопрос также не всегда содержит прямых указаний на предмет поисков: «Что сделать чтобы...?», «При каких условиях...?» и т. д. Более того, качественные задачи часто состоят только из одного вопроса, а утверждения выступают в неявном виде. Поэтому для вычленения данных и требования обычно требуется переформулировка текста задачи.
Схема решения качественных задач:
·чтения условия задачи, выяснения всех терминов в ее условии,
·анализ условия задачи, выяснение всех физических явлений, построение схемы или чертежа.
Иллюстрируя методику решения качественных задач, разделим их на две группы.) Простые качественные задачи (их называют задачами-вопросами) решение которых обычно основываются на одном физическом законе.
б) Сложные качественные задачи, представляющие как бы совокупность или комбинацию нескольких простых задач. Решая их, приходится строить более сложные цепи умозаключений анализировать несколько физических закономерностей.
Начнем с рассмотрения задач-вопросов:
·Почему при проводке телеграфной линии летом нельзя сильно натягивать провода между столбами?
·Почему зубные врачи не рекомендуют, есть очень горячую пищу?
·Почему нельзя наливать бензин в цистерну до верху?
Во всех трех задачах имеют место тепловое расширение твердых и жидких тел, поэтому построение цепи при решении этих задач опираются на эту тему применяется тепловое расширение тел, заключают, что при нагревании размеры твердых тел, немного увеличиваются, жидкости, как твердые тела, с увеличением температуры расширяются, но значительно сильнее, чем твердые тела. В задачах - вопросах могут использоваться и различные зависимости, выражаемые физическими формулами.
·Каким приемом человек может быстро удвоить давление, производимое им на пол?
В начале проводят анализ физической сущности происходящего. Давление зависит от силы давления, F и от площади S. Поэтому, во-первых, давление возрастает в два раза, если в два раза увеличить силу давления. Этого можно достигнуть, взяв в руки дополнительный груз равный весу человека. Но еще можно увеличить давление - уменьшить площадь опоры в два раза. Для этого достаточно встать на одну ногу.
Одно из наиболее важных умений - это умение найти причину какого либо явления. В частности, в учебной деятельности оно необходимо при решении, например, следующих задач.
На одну чашку уравновешенных весов положили железный кубик, а на другую - деревянный шарик. Шарик перетянул. Почему?
Важным также является умение предусмотреть возможные следствия события. Пример:
К уравновешенному рычагу приложили две сил. Может ли рычаг остаться при этом в равновесии? Если да, то, при каких условиях? Можно ли действие этих сил вывести рычаг из равновесия?
(С помощью этой задачи можно навести учащихся на важную мысль о том, что одна и та же причина при различных условиях, в частности начальных, может привести к разным результатам.)
Что даже в том случае, когда ученик умеет решать некоторые типы задач на нахождение причины или следствия физического явления, это не служит гарантией ее четкого понимания смысла понятий причина и следствие и умение отличить их друг от друга в конкретных ситуациях. Уже в 6-м классе вполне возможно начать формирование этих понятий. С этой целью можно предлагать как бы вспомогательные задачи таких двух типов: а) определить, какая, из двух явлений (факторов, утверждений и т.п.) представляет собой причину по отношению к другому, а какое - следствие; дополнить причинно-следственную цепочку недостающими звеньями (утверждениями);
б) связать два данных утверждения (явления, факта и т.п.) с помощью причинно-следственной цепочки. Примеры вспомогательных задач первого типа:
Составьте и запишите одно предложение (имеющее смысл и верное с точки зрения физики), объединив в нем с помощью союза поэтому два таких утверждения:
) в случае утечки газа запах его некоторое время распространится по всей квартире;
) молекулы движутся непрерывно и хаотически. Скажите, какое из этих утверждений является причиной по отношению к другому, а какое следствием.
Составьте и запишите одно предложение (имеющее смысл и верное с точки зрения физики), объединив в нем с помощью союза поэтому (или потому что два таких утверждения:
) масса стального кубика больше массы деревянного кубика такого же объема;
) плотность стали больше плотности дерева.
Ответьте на вопросы: может ли плотность, какого либо вещества зависеть от того, какой массы физического тела из этого вещества изготовлено? Какое из двух данных утверждений служит причиной по отношению к другому, а какое - следствием.
В решении подобных задач большую роль играет интуиция ученика. В данном случае мы считаем этот путь более эффективным, чем использование определений терминов причина и следствие.
Для успешного решения нужно уметь: во-первых, сравнивать объекты, величины, условия и т.п.; во-вторых, находить факторы влияния (другими словами, из всех факторов выделять существенные); в-третьих, отличать правильное от ошибочного (неточного). Значение этих умения (так же, как и умений находить причину, следствия, пути достижения заданного результата и т.п.) заключается, прежде всего, в этих универсальности: они необходимы для решения большего числа разнообразных проблем (причем, не только учебных). Кроме того, их усвоение позволяет развивать интеллектуальные способности человека. Поэтому мы считаем, что эти умения тоже должны быть объектом целенаправленного формирования в процессе обучения. На первой ступени важно использовать в основном две разновидности задач на сравнение:
а) сравнить два значения функции при разных значениях ее аргумента;
б) сравнить, т.е. найти общее и особенное (различное).
Имеются две ложки (деревянная и стальная) одинаковой массы. Объем, какой ложки больше? Почему?
Умение находить общее и различное необходимо при классификации. Приведем примеры одной из разновидностей задач на классификацию, в которых из данного перечня физических понятий требуется сформировать группы по заданным признакам.
Из приведенных ниже слов и словосочетаний нужно выписать в тетрадь те, которые представляют собой физические явления: магнит, притяжение железных опилок к магниту, льдина, ледоход, ветер, воздух, гром, звон колокола, колебание маятника в часах, часы, термометр, температура, нагревание чайника с водой, выстрел.
Из следующего перечня надо выписать в один столбик физические величины, а в другой - единицы физических величин: длина, секунда, метр, температура, время, кубический метр, градус, объем.
В более сложной разновидности задач на классификацию ученикам предлагается разбить данный перечень физических понятий (терминов и.т.д.) на группы на основании сравнения этих понятий и самостоятельного выделения их общих признаков. Приведем примеры.
Какое слово, на ваш взгляд, лишнее в следующем перечне: время, путь, площадь, метр, скорость? Почему вы выбрали именно это слово?
Какое слово, на ваш взгляд, лишнее в следующем перечне: Ньютон, килограмм, плотность, метр, Паскаль, Джоуль, секунда? Почему вы выбрали именно это слово?
. Примеры качественных задач
1.Почему в замутненной воде вы можете увидеть свою тень, а в чистой - нет? (Для того чтобы увидеть собственную тень на мутной воде, вы должны иметь возможность выделять свет, отраженный от поверхности воды. В чистой воде этот относительно слабый свет теряется на фоне света, отраженного от дна. При мутной воде отраженный от дна свет сильно ослабляется или поглощается, поэтому образуются тени.)
2.Чем объясняется расцветка крыльев стрекоз, жуков и прочих насекомых? (Интерференция солнечного света в прозрачной пленке, покрывающей крылья насекомого и имеющей разную толщину в разных местах.)
3.Почему меняется окраска крыльев насекомого, если его рассматривать под разными углами? (При падении лучей на тонкую пленку образуются интерференционные полосы равного наклона, положение которых меняется, если смотреть на пленку под разными углами.)
4.Почему обычные облака в основном белые, а грозовые тучи черные? (Размеры водяных капель в облаке гораздо больше молекул воздуха, поэтому свет от них не рассеивается, а отражается. При этом он не разлагается на составляющие, а остается белым. Очень плотные грозовые облака либо вообще не пропускают свет, либо отражают его вверх.)
5.Почему при восходе и особенно закате Солнце играет различными цветами? (Солнечные лучи при восходе и при закате проходят большие пути в воздухе. По теории Рэлея, будут рассеиваться синие, голубые и фиолетовые лучи, а проходят лучи красной части спектра. Поэтому Солнце окрашивается в желтые, розовые, красные тона, противоположная сторона неба кажется окрашенной в синий с фиолетовым оттенком цвет. Восход дает более яркую и чистую картинку, так как воздух за ночь делается чище.)
.В морозный вечер подышите на кусок стекла. Через образовавшуюся тонкую пленку кристалликов льда посмотрите на светящиеся уличные фонари. Почему фонари оказываются при этом окруженными радужными кругами (ближе к источнику - сине-голубой свет, дальше от источника - оранжево- красный)? (Наблюдается дифракция света в неоднородной среде.)
.Во время ночной прогулки можно часто увидеть радужный ореол вокруг уличных фонарей даже в ясную погоду. Почему? (Венцы вокруг фонарей объясняются дифракцией света на препятствиях, соразмерных с длиной волны света. Но в этом случае частицы находятся внутри самого глаза. Это радиальные волокна линзы хрусталика или частицы слизи на поверхности роговицы.)
8.Если поверхность воды не совсем спокойна, то предметы, лежащие на дне, кажутся колеблющимися. Объясните явление. (Угол, под которым световые лучи от предметов падают на границу вода - воздух, постоянно меняются. Вследствие этого меняется и угол преломления. Поэтому наблюдатель видит предметы в воде колеблющимися.)
.Религиозные люди утверждают, что лишь в день пасхи Солнце при восходе «играет» (диск Солнца колеблется, меняет свою форму и цвет). Как объяснить видимое колебание диска восходящего Солнца? (Весной почва в разных местах нагрета по- разному и воздух над этими местами имеет различную плотность, разный показатель преломления. Воздух вследствие конвекции движется, лучи света проходят через слои воздуха с меняющимся показателем преломления. Это вызывает колебание видимого диска Солнца. «Игра» Солнца наблюдается в любой день, когда возникает температурная, а, следовательно, и оптическая неоднородность воздуха.)
.Почему в затемненной комнате струя воды видна, хотя свет из нее не должен бы выходить? Почему видимость струи улучшается, если в воду подмешать зубного порошка? (Течение струи воды турбулентное, вследствие этого в некоторых ее местах луч падает на поверхность под углом, меньшим предельного. Зубной порошок в струе рассеивает свет, поэтому струя видна лучше.)
11.Почему днем не видно звезд? (Рассеянный солнечный свет значительно ярче света звезд, поэтому звезды не видны.)
12.Почва, бумага, дерево, песок кажутся более темными, если они смочены. Почему? (У сухого материала поверхность шероховата. Поэтому отраженный свет оказывается рассеянным. Если материал смочить, то шероховатость уменьшится. Кроме того, в тонкой пленке воды свет испытывает многократное полное отражение и поглощается.)
.Если смотреть на разноцветную светящуюся рекламу (например, из газоразрядных трубок), то красные буквы всегда кажутся выступающими вперед по отношению к синим или зеленым. Чем это объяснить? (Фокусное расстояние глаза, как и любой линзы, различно для разных длин волн, т.е. для разных цветов спектра. Красные лучи преломляются слабее, потому возникает зрительное впечатление, что красные предметы находятся ближе к наблюдателю, чем синие.)
14.Почему, глядя на ряд фонарей, расположенных вдоль длинной улицы, мы видим их одинаково яркими, хотя расстояния от глаза до фонарей неодинаковы?
Почему, если рассматривать тот же ряд фонарей в тумане, яркость их будет казаться постепенно уменьшающейся? (Видимая яркость фонаря равна освещенности изображения на сетчатке глаза, к площади изображения на сетчатке. При увеличении расстояния до источника света уменьшается световой поток, попадающий в глаз, но одновременно также уменьшается и площадь изображения на сетчатке. Отношении этих двух величин остается постоянным, если можно пренебречь потерей световой энергии вследствие поглощения и рассеяния света при распространении в воздухе. В тумане видимая яркость изображения падает по мере удаления источника света, поскольку становятся заметными поглощение и рассеяние энергии.)
15.Вилка освещается пламенем свечи и дает тень на стене. При вертикальном положении тень отчетливо воспроизводит форму ее зубцов, а при горизонтальном положении вилки тень размыта и зубцов почти не видно. Почему? (Причина в том, что источник света (пламя свечи) вытянут в вертикальном направлении. Когда вилка расположена вертикально, то для каждого из зубцов граница света и тени на экране от всех частей источника расположена примерно в одних и тех же местах и поэтому получается отчетливая тень зубцов. Когда же вилка расположена горизонтально, то граница света и тени от одной части источника для денного зубца будет сдвинута на экране относительно границы света и тени, создаваемой другой частью источника от того же зубца, а потому вся тень вилки будет размыта.)
. Необходимость применения качественных задач
Задачники представляют физику либо как абстрактную науку, либо как чисто техническую, не связанную с живой природой, биологией, анатомией, медициной, жизнью человека. Поэтому для многих учеников она не интересна. Нужно стремиться сообщать ученику не только новые знания, но и помогать ему глубже и лучше познать то, что он уже знает, то есть сделать "живыми" уже имеющиеся у него основные научные сведения, научить сознательно ими распоряжаться, пробудить желание применить их. Успех обучения выражается в сформированности способности мыслить, а мыслить человек начинает тогда, когда у него возникает потребность что-либо понять. Один из способов дать толчок к активной мыслительной деятельности ребят - предложить им интересные учебные задачи. А интерес проявляется тогда, когда задача затрагивает реальный мир, жизненные ситуации, встречающиеся каждому человеку. Ланина И. Я. указывает на то, что, на начальном этапе обучения решению задач необходимо использовать задачи с занимательными сюжетами с целью удовлетворения таких потребностей личности, как стремление к романтике, необычности, расширению сферы интересов, не связанных с учебным предметом. Но и в старших классах, продолжает автор, подобные задачи тоже нужны ввиду того, что подросткам 9-11 классов характерно глубоко личностное отношение к предмету. В этом возрасте важно, чтобы задачи были внутренне приняты учащимися. Учет личных интересов учащихся необходим для того, чтобы создать условия для самоутверждения личности ученика, проявления и раскрытия способностей, в наиболее интересующей его области, но, как верно указывает И. Я. Ланина вследствие" экономии" места " хорошие " задачи представлены " сухим языком", без надлежащего введения, которое бы захватывало, интриговало и привлекало внимание учащегося. Володарский В. Е., рассматривая проблему постановки задачи, указывает на " внешнюю занимательность" и " внутреннюю занимательность" задач. Смысл этих терминов в том, что задача интересна, может быть своим содержанием несущим новое, весьма полезное и красивое, с точки зрения ученика знание, или имеющих внешнюю форму, вызывающую интерес ввиду необычности способа предъявления, то есть занимательные задачи (задачи- рассказы, задачи- парадоксы, задачи- фокусы). Для формирования познавательного интереса необходимо средство обучения в виде сборника качественных задач. Задачи, в содержании которых, рассматриваются физические явления в природе, быту, производстве. Ситуации, которые учащиеся наблюдали или могли наблюдать, вопросы, ответ на которые интересует большинство учащихся. При таком условии эффективность формирования познавательного интереса возрастет, так как облегчит учителю поиск таких задач, и высвободит время для творческого планирования урока.
7. Проблемы связанные с качественными задачами
Проблеме использования непосредственно качественных задач и методике их решения уделяется очень мало внимания. Недостаточно разработаны и не нашли должного отражения в методической литературе вопросы о приемах постановки качественных задач, их подборе, системном использовании и рациональных методах решения. В то же время с появлением уровневой дифференциации, курсов по выбору, профильных школ и классов остро встал вопрос о методическом обеспечении и, в частности, о методике использования качественных задач при углубленном изучении. А для современных учителей, как и десятки лет назад, организация работы по решению качественных задач с учащимися является одним из наиболее трудных звеньев в преподавании физики. Современная практика показывает, что и у школьников, и у учителей при решении качественных задач возникает много затруднений. Тому существует несколько причин: отсутствие должного внимания к качественным задачам со стороны учителей, недооценка их роли и места в преподавании физики; упрощенные представления о самих качественных задачах (устные значит простые); отсутствие методик по их решению и использованию в учебном процессе; отсутствие хороших задачников и подробных образцов действий по решению качественных задач. Отсутствие теории решения и использования качественных задач указывает как на трудность этой проблемы, так и на недостаточное внимание к ней со стороны исследователей. Но не стоит забывать, что качественные задачи занимают важное место и в физической науке и в системе современного физического образования, в том числе для развития и воспитания личности.
задача физика качественный обучение школа
Заключение
Перед образованием стоит задача не только передать знания учащимся, но и воспитать самодостаточную личность, ориентирующуюся в современном мире. Необходимой частью учебного процесса в физике является решение качественных задач. Главная особенность качественных задач состоит в том, что в них внимание акцентируется на качественной стороне физических явлений, свойств тел, вещества, процессов. С их помощью ученик учиться мыслить образно, формирует интерес к учёбе, развивает такие качества как воля, сосредоточенность, грамотность речи. Поэтому применение качественных задач позволит в значительной мере преодолеть многие негативные тенденции, имеющие место в процессе преподавания школьного курса физики, а также значительно уменьшить проблемы, возникающие при изучении углубленного курса физики, такие, как возрастание абстрактности научных понятий и рассуждений, повышение порога доступности, сильная формализация многих теорий с применением сложной математики, за которой порой теряется физический смысл.
Но несмотря на все эти достоинства, качественным задачам уделяется очень мало внимания. На сегодняшний день мало напечатано учебников содержащих качественных задач и методик. Перед учителем и учениками возникают затруднения в процессе решения качественных задач. Это говорит и о недостаточном внимании со стороны исследователей в этой области.
Но несмотря ни на что нельзя забывать о роле и месте качественных задач в обучении. Благодаря им материал становится интересным, а значит и понятным.
Список литературы
1.Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. Пособие для учителей Просвещение, 1971
2.Я. И. Перельман. Занимательная механика, 1937 г. Я. И. Перельман. Занимательная физика. Книга вторая, 1932 г. Я. И. Перельман. Занимательная астрономия, 1954 г. Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты, 1959 г. Я. И. Перельман. Знаете ли Вы физику? 1992 г.
3.<http://www.physfac.bspu.secna.ru/>
.Качественные задачи по физике в средней школе. Тульчинский М.Е.Пособие для учителей.М.: Просвещение, 1972. - 240с.