Теоретические основы использования экспериментальных задач на уроках физики

Роль и место задач в обучении физике

Невозможно усвоить курс физики без решения физических задач. Решение учебных задач по физике прямо выступает как метод обучения. С помощью решения задач можно обеспечить достижение практически любой цели обучения. Поэтому решение задач — один из основных видов работы на уроке. Во время решения задач учащиеся учатся применять законы и формулы физики, познают особенности и границы их применения, лучше понимают рассматриваемое физическое явление. При решении задач у ученика развиваются способности к анализу, ученик учится рассуждать, делать выводы и находить ответы на поставленные вопросы. Учитель, анализируя умение решать задачи, может сделать выводы о том, насколько хорошо ученик усвоил материал.

Одна из основных целей учителя физики — научить решать физические задачи; одновременно это является одной из сложнейших педагогических проблем. Для достижения данной цели учитель должен заинтересовать учащихся, что бы у них появилась реальная мотивация решить ту или иную задачу.

Чтобы использование задач было осмысленным и эффективным, необходимо ясно представлять: что такое физическая задача, какие цели обучения она решает, каковы конкретные способы использования задач в учебном процессе и, наконец, что представляет собой процесс решения задачи.

Что же 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.

Такое определение влечёт весьма широкое понимание слова «задача». Американский математик Д. Пойа писал: «Основная часть нашего сознательного мышления связана с решением задач. Когда мы не развлекаемся и не мечтаем, наши мысли направлены к какой-то конечной цели, мы ищем пути и средства к достижению этой цели, мы пытаемся выработать какой-то курс, следуя которому можно достичь нашей конечной цели» [2].

Если при постановке проблемы сразу ясен путь её решения, то задачи не возникает; если такого пути не видно, то это — задача. Таким образом, задача предполагает необходимость сознательного поиска соответствующего средства для достижения ясно видимой, но непосредственно недоступной цели.

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.

Физической задачей в учебной практике обычно называют небольшую проблему, которая в общем случае решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики.

По существу, на уроках физики каждый вопрос, возникающий в связи с изучением учебного материала, является для учащихся задачей. Активное целенаправленное мышление «всегда есть решение задач» в широком понимании этого слова. В методической же и учебной литературе под задачами обычно понимают целесообразно подобранные упражнения, главное назначение которых заключается в изучении физических явлений, формировании понятий, развития физического мышления учащихся и привития им умений применять свои знания на практике [3].

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» [4].

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 [5].

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» [2]. 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 [6].

Разнообразие и важность функций, выполняемых задачей, приводит к тому, что задача занимает в учебном процессе важное место.