МЕТОДИКА РІШЕННЯ ЗАДАЧ

Навчальна завдання, методи до способи її вирішення

Структура навчального завдання і її рішення. Навчальна задача є елементом навчальної діяльності. Основними компонентами навчальної завдання є зміст (предмет, умова і вимога) і засоби вирішення (методи і способи). У структурі навчального завдання можна виділити умова (твердження) і вимога (питання), або дані і шукані величини.

Під навчальної завданням будемо розуміти об'єкт, в якому в єдності представлені складові елементи (зміст і засоби вирішення), і отримання деякого пізнавального результату, можливо при розкритті відносини між відомими і невідомими елементами завдання.

Рішення завдання - це діяльність, що складається з певної сукупності дій і операцій. У структурі процесу вирішення завдань можна виділити наступні дії:

• 1) ознайомлення з завданням (орієнтування);
• 2) виділення фізичної сутності та способу розв'язання (планування);
• 3) здійснення рішення задачі (виконання); виділення умови і приступаючи до вирішення завдання, слід уважно вивчити зміст, виділити умова і вимога завдання.

Завдання 1. Балон об'ємом К = 12 л наповнений азотом при тиску Р ~ 8,0 МПа і температурі / ° = 17 ° С. Яка маса азоту знаходиться в балоні?

У змісті цього завдання є твердження і питання. Прочитавши її, виділимо дані і шукані величини. Потім виконаємо кодування завдання (схематичний запис).

Звернемося до змісту і короткої записи умови і вимоги задачі. Для здійснення її рішення необхідно перенести одиниці виміру даних фізичних величин в одну систему СІ.

Спосіб вирішення - алгебраїчний Рівняння Мсндслесва-Клайперона

Звідси:

Перевіримо найменування шуканої величини Наведемо розрахунок шуканої величини

Оцінимо реальність отримання відповіді: чи може за даних умов в балоні міститися отримана при вирішенні маса газу азоту? Міркування приводять до правильності отриманої відповіді.

Етапи вирішення завдань. Детальний розгляд виконаного аналізу наведеної вище завдання призводить до виділення в процесі її вирішення основних етапів. Весь процес вирішення цієї задачі можна розбити на одинадцять етапів. До їх числа відносяться наступні.

Перший етап - читання завдання, виділення предмета завдання, даних і шуканих величин;

Другий етап - кодування змісту завдання (короткий запис);

Третій етап - переклад одиниць вимірювання в одну систему СІ;

Четвертий етап - виявлення фізичної сутності, описаної в змісті завдання;

П'ятий етап - пошук способу розв'язання;

Шостий етап - запис основних формул або рівнянь, необхідних для вирішення задачі;

Сьомий етап - отримання в загальному вигляді вирази для знаходження шуканої величини;

Восьмий етап - визначення найменування шуканої величини;

Дев'ятий етап - обчислення шуканої величини;

Десятий етап - оцінка реальності отриманого результату;

Одинадцятий етап - запис відповіді.

Наведені етапи рішення задачі свідчать про те, що процес цей є складним і багатоплановим.

Узагальнимо виділені етапи рішення задачі в основні дії. Перший і другий етапи відносяться до ознайомлення зі змістом задачі. Третій, четвертий і п'ятий - до пошуку рішення. Шостий, сьомий, восьмий і дев'ятий до здійснення рішення. Десятий і одинадцятий - до аналізу отриманого результату.

Наведемо як приклад завдання і її рішення, виділяючи кожен з етапів.

Завдання 2._ У балоні знаходиться маса газу т _х = кг при тиску ^, = 10 МПа. Яку масу газу Am взяли з балона, якщо тиск стало рівним / * 2 = 2,5 МПа? Температуру газу вважати постійною.

I. Ознайомлення з завданням

Предметом завдання є газ деякої маси т / в балоні при певних умовах (/ * /, V, Т). Потім з балона беруть деяку масу газу Ат Для газу, що залишився в балоні, умови змінилися ( Р ₂ , V, Т).

II. Кодування змісту завдання

III. Переклад одиниць вимірювання в одну систему СІ

IV. Вияезеніе фізичної сутності, описаної в змісті завдання

За умовою завдання відбувається зміна стану газу в балоні. При цьому змінюються його параметри: маса і тиск. Стан газу в двох випадках можна описати рівнянням Менделсева-Клайперона.

V. Пошук способів вирішення Маса газу взятого з балона, дорівнює

де т / - первісна маса газу, - кінцева маса газу Для знаходження решти маси газу необхідно записати рівняння стану газу в двох станах. Таким чином, намітили план рішення задачі.

VI. Запис основних формуючи і рівнянь

Для першого стану газу

для второю стану

VII. Здійснення рішення задачі

Вирішуючи спільно рівняння (2) і (3), отримаємо

З урахуванням виразу (1) маємо

УШ.Проверка найменування шуканої величини

IX. Обчислення шуканої величини

X. Аналіз результату в даній задачі можна опустити.

XI. запис відповіді

Відповідь : з балона взята маса газу А т = 7,5 кг.

Основні методи і способи вирішення завдань з фізики. Процес рішення задачі можна здійснити певними методами і способами.

Під методом вирішення завдання слід розуміти певний підхід до процесу її рішення.

Спосіб вирішення завдання - це система дій і засобів для реалізації того чи іншого методу розв'язання задачі.

Серед різноманіття способів можна виділити основні: логічний, математичний і експериментальний. У свою чергу кожен з них включає в себе кілька різновидів, наприклад, в математичному способі рішення задачі доцільно виділити арифметичний, алгебраїчний, геометричний і графічний.

Вибір конкретних методів і способів вирішення задачі визначається вмістом завдання. Для успішного оволодіння умінням вирішувати завдання учневі необхідно опанувати систему знань, методів, способів і засобів вирішення.

Оволодіння основами вміння вирішувати завдання учнями буде більш ефективним, якщо:

• 1. Завдання розглядається як системний об'єкт, в якому в діалектичній єдності представлені складові елементи (умова і вимога), і отримання пізнавального результату стає можливим при розкритті відносини між відомими і невідомими елементами завдання.
• 2. Концепція використання завдань в навчанні грунтується на багаторівневій системі взаємопов'язаних і взаємообумовлених методологічних, дидактичних і методичних принципах, і включає в себе дидактичну систему завдань і методичну модель навчання рішенню завдань.
• 3. В основу побудови дидактичної системи завдань покладено методологічні принципи (цілісність, структурність, взаємозв'язок, взаємозалежність, ієрархічність, багаторівневість, багатофункціональність, множинність).
• 4. В основу побудови системи задач покладені дидактичні принципи (принцип розвиваючого навчання, науковість, зв'язок теорії з практикою, доступність, систематичність та послідовність, свідомість, проблем-ність, професійна спрямованість, спадкоємність навчання і розвитку).
• 5. В основу побудови дидактичної системи завдань покладено методичні принципи (науковість відомостей, представлених в змісті завдання, спадкоємність шкільної і вузівської підходів до вирішення завдань в предметах природничого циклу дисциплін, що розвиває характер навчання рішенню завдань, систематичність і послідовність в формуванні та розвитку вміння вирішувати завдання , професійна спрямованість змісту завдань, проблемність змісту завдання, свідомість і цілеспрямованість навчання рішенню завдань).
• 6. Технологія використання завдань в навчальному процесі передбачає побудову методики навчання рішенню завдань, що включає в себе змістовну і операційну моделі навчальної діяльності викладача і студентів, практичну перевірку дієвості розробленої методики та її неминуче вдосконалення відповідно до рівня сформованості знань та вмінь студентів, професійною спрямованістю вузу і загальним змістовним аспектом освіти в сучасних умовах.
• 7. Методика навчання рішенню завдань відображає подальший розвиток у студентів знань з теорії рішення задач, оволодіння і перенесення узагальненого прийому рішення задач з фізики на інші навчальні предмети.

Рішення завдання являє собою процес перетворення об'єкта, описаного в змісті завдання. Перетворення цього об'єкта здійснюється певними методами, способами і засобами. Рішення завдання передбачає пізнання самого процесу перетворення. Воно здійснюється за допомогою певних розумових дій і операцій, які можуть бути представлені у вигляді евристичних або алгоритмічних приписів.

Таким чином, рішення задачі є складним процесом розумової діяльності людини, спрямованим на перетворення об'єкта, на розв'язання суперечності між умовою і вимогою завдання.

Звідси випливає, що рішення задачі включає діяльність учня від прийняття завдання до обговорення отриманого результату.

Відомо два типи структур в описі вирішення завдань: зовнішня і внутрішня. Зовнішня структура описує рішення задачі через логічні схеми, алгоритмічні та евристичні приписи, тим самим, визначаючи послідовність перетворення заданої системи. Використання розумових операцій передбачає побудову внутрішньої структури. У різних науках (психології, загальної і приватних дидактиках) використовують ту чи іншу структуру в процесі вирішення завдань. Наприклад, психологи для опису вирішення завдань використовують розумові операції.

Рішення задач грає виключно важливу роль в навчанні. Ця роль визначається перш за все тим, що кінцеві цілі навчання предмета зводяться не тільки до оволодіння учнями методами і способами вирішення певної системи завдань, а й тим, що через рішення задач відбувається освоєння предметної дійсності. Досягнення повноцінного результату навчання можливе за умови застосування знань до вирішення практичних завдань. При такому підході вирішення завдань виступає і як мета, і як засіб навчання.

Одним з найважливіших елементів навчальної діяльності учнів в навчально-виховному процесі при вивченні фізики є рішення задач. Цей вид навчальної діяльності служить засобом формування і розвитку мислення; сприяє більш глибокому і міцному засвоєнню понять, законів, теорій, створює умови для здійснення професійної орієнтації, сприяє формуванню умінь і навичок.

Рішення задач виконує певні функції в навчально-виховному процесі. З огляду на це, вчитель, пропонуючи для вирішення учням ту чи іншу задачу, повинен чітко уявляти, основну мету її рішення, ту функцію в навчанні і розвитку особистості, яку має відіграти рішення цього завдання.

Рішення будь-якого завдання поліфункціональної, бо воно призводить до багатьох змін в знаннях, структурі діяльності і психіці вирішального завдання. Серед цих змін існує головне, заради якого вчитель пропонує для вирішення саме це завдання. Це головне і треба мати на увазі, кажучи про функції рішення фізичних завдань в навчанні. Процес вирішення деяких найбільш значущих завдань слід завершувати обговоренням, мета якого - з'ясувати, що нового дізналися учні в результаті проведеного рішення, які особливості завдання і її вирішення найбільш важливі, що корисно запам'ятати і т.д.

Основні функції вирішення завдань такі:

• а) ввідно-мотиваційна;
• б) пізнавальна;
• в) розвиваюча;
• г) яка виховує;
• д) керуюча;
• е) ілюстративна;
• ж) контрольно-оцінна.

Слід враховувати, що рішення задач сприяє:

• 1) оволодіння знаннями практичного застосування досліджуваних фізичних законів і закономірностей;
• 2) формування і розвитку в учнів спеціальних фізичних умінь і навичок;
• з) формування і розвитку міжпредметних і дослідницьких умінь і навичок;
• 4) формування і розвитку в учнів узагальненого вміння розв'язувати задачі.

Розглянемо деякі з наведених вище функцій рішення задач.

Ввідно-мотиваційна функція полягає в тому, що рішення задач дозволяє формувати і розвивати внутрішню мотивацію навчальної діяльності. Одним з найважливіших внутрішніх мотивів навчальної діяльності є пізнавальний інтерес.

Для розвитку інтересу школярів до вивчення фізики можна ефективно використовувати проблемне навчання, а для створення проблемних ситуацій застосовувати рішення задач. З цією метою зручно використовувати якісні та експериментальні завдання, а також завдання з технічним, виробничим, виробничо-технічним змістом.

Пізнавальна функція вирішення завдань полягає в тому, що в змісті навчального завдання і в процесі її рішення для учня представлені нові знання. У процесі виконання завдання у учнів формується вміння застосовувати набуті знання на практиці.

Зміст завдання і її рішення розширюють науково-технічний кругозір учня, сприяють реалізації політехнічного принципу, професійної орієнтації та мобільності, є умовою встановлення міжпредметних зв'язків.

Розвиваюча функція задач полягає у формуванні та розвитку логічного мислення, пам'яті, творчої активності, самостійності та кмітливості школярів.

Інформація, що міститься в завданнях, і процес здійснення їх рішення носять не тільки пізнавальний, але і виховує характер. Так, використання в навчальному процесі завдань з політехнічним, виробничо-технічного, історичним, краєзнавчим, економічним, екологічним змістом сприяє формуванню у студентів світогляду, любові до природи, рідного краю, націлює їх на дбайливе ставлення до природних ресурсів.

Керуюча функція вирішення завдань полягає в тому, що рішення задач, будучи цілеспрямованим процесом, створить певні умови для досягнення результатів навчання і виховання. Керуючий характер вирішення завдань сприяє реалізації дидактичних принципів: спрямованості навчання, систематичності і послідовності.

Ілюстративна функція вирішення завдань полягає в тому, що ілюстрація і конкретизація фізичних законів і явищ за допомогою вирішення завдань дозволяють поглибити знання студентів.

Практичне застосування досліджуваних фізичних явищ і законів при вирішенні задач дозволяє учням глибше усвідомити їх зміст, є одним із способів закріплення знань і подолання формальності знань.

Діяльність учнів за рішенням навчальних фізичних задач дозволяє формувати і розвивати спеціальні фізичні вміння і навички.

Важливою функцією вирішення завдань є формування та розвиток міжпредметних умінь (обчислювальних, вимірювання температури, визначення координат положення тіл в просторі, побудови і аналізу графіків і багатьох інших).

Рішення навчальних фізичних задач також сприяє формуванню і розвитку загальнонавчальних умінь і здібностей учнів (аналізувати явище, виділяти суттєві сторони явища, знаходити подібність і відмінність в ряді явищ і об'єктів, встановлювати причинно-наслідкові зв'язки явищ).

Контрольно-оцінна функція вирішення завдань обумовлена тим, що рішення задач є простим, зручним і достовірним способом перевірки знань і умінь школярів.

Необхідність навчання рішенню завдань пов'язана з існуючим протиріччям між очікуваними і реальними результатами функціонування середніх і вищих навчальних закладів. Це виражається в значному розриві між отриманими знаннями та їх дієвістю, з одного боку, і порушення наступності навчання рішенню завдань в школі і вузі, з іншого.