Статья о применении эвристического метода для обучения решению задач по физике в школе

Статья

Эвристическое обучение решению задач по физике в школе.

Для чего решаются задачи в школе? Общий ответ: для того, чтобы научиться решать задачи жизни, науки, техники. Очень важно выделять в окружающей жизни задачи, т.е. ставить вопросы.

Актуальность: физические задачи имеют значение для формирования творческих способностей учащихся, таких черт характера как воля, аккуратность, наблюдательность и многих других качеств. Успешное решение физических задач - залог успехов в понимании физики.

Решение физических задач играет большую роль в формировании навыков самостоятельной работы. Именно это умение наиболее полно характеризует уровень усвоения знаний, показывает, как ученики могут практически применять имеющиеся знания. Энрико Ферми утверждал, что человек знает физику, если он умеет решать задачи.

Физическая задача - это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления. Решение задачи - это процесс, показывающий творческую деятельность человека, решающего данную задачу.

Способы решения традиционных задач хорошо известны: логический, математический, экспериментальный. Методика обучения этим способам опирается на алгоритмические или полуалгоритмические модели. Но при решении творческих задач эти методы порой оказываются бессильными.

Нестандартные задачи требуют нестандартного мышления, их решение невозможно свести к алгоритму. Поэтому наряду с традиционными методами необходимо вооружить учащихся и эвристическими методами решения задач, которые основаны на фантазии, преувеличении, «вживании» в изучаемый предмет или явление и др.

Эти методы не просто интересны, они раскрывают творческий потенциал ученика, развивают образное мышление, обогащают духовную сферу. Они помогут учителю показать физику как предмет глубоко значимый для любого человека, огромный культурный аспект физической науки, сформировать устойчивый интерес к ее изучению.

Эвристическое обучение — обучение, ставящее целью конструирование учеником собственного смысла, целей и содержания образования, а также процесса его организации, диагностики и осознания.

Эвристическое обучение для ученика — непрерывное открытие нового (эвристика — от греч. heurisko — отыскиваю, нахожу, открываю

Эвристическую деятельность часто связывают с творческой деятельностью. Однако первое понятие является более широким и имеет ряд отличий:

1. Эвристическая деятельность включает в себя сами творческие процессы по созданию образовательной продукции.

2. Одной из составляющих эвристической деятельности являются познавательные процессы, которые необходимы для сопровождения творчества.

3. В эвристической деятельности организационные, методологические, психологические и иные процессы обеспечивают творческую и познавательную деятельность.

В эвристическом обучении есть одна главная особенность – изучение образовательных стандартов и личное творчество ученика меняются местами. Вначале ученик самостоятельно создает образовательную продукцию, а уже после сопоставляет ее с культурно-историческими достижениями человечества, закрепленными в образовательных стандартах. В этом случае усваиваются и стандарты, и способы самостоятельной творческой деятельности ученика.

Главной задачей в эвристическом обучении является творческая самореализация учащегося. Это осуществляется следующим образом. Ученик получает материал для конструирования, однако ему не дают готовых знаний о нем. Он создает продукт деятельности (гипотезу, физический эксперимент.. ), а затем с помощью учителя сопоставляет его с аналогами в этой области. В результате ученик переосмысливает свой результат и происходит его личностное преобразование (изменение в чувствах, знаниях, способностях и опыте).

Эвристический прием при решении качественных задач  по физике состоит в постановке и разрешении ряда взаимосвязанных целенаправленных качественных вопросов. Каждый из них имеет свое самостоятельное значение и решение и одновременно является элементом решения всей задачи. Этот прием прививает навыки логического мышления, анализа физических явлений, составления плана решения задачи, учит связывать данные ее условия с содержанием известных физических законов, обобщать факты, делать выводы.

Следует различать три формы осуществления эвристического приема решения качественных задач в процессе обучения физике:

а) форма наводящих вопросов предполагает постановку ряда вопросов и ответы на них учащихся, это первая ступень обучения;

б) вопросно-ответная форма предполагает постановку самим учащимся вопросов и ответы на них; как правило, решение представляется в письменном виде;

в) повествовательная (ответная) форма предполагает ответы учащихся на мысленно поставленные перед собой вопросы; решение представляется в виде логически и физически связанных между собой тезисов (предложений), образующих цельный рассказ.

Рассмотрим на примерах различных типов задач.

1. Количественные (расчетные) задачи - особенно необходимы при изучении тех тем программы, которые содержат ряд количественных закономерностей (законы динамики, законы постоянного тока и т. д.), так как без них учащиеся не смогут осознать достаточно глубоко физическое содержание этих законов. (Примеры: Во сколько раз уменьшится энергия магнитного поля катушки, если силу тока уменьшить на 50%? , Тело массой 30 г, брошенное с поверхности Земли вертикально вверх, достигло максимальной высоты 20 м. Найти модуль импульса силы, действовавшей на тело в процессе бросания. Сопротивлением воздуха пренебречь.)

2. Графические задачи - позволяют наглядно наиболее ярко и доходчиво выражать функциональные зависимости между величинами, характеризующими процессы, протекающие в окружающей нас природе и технике (особенно при изучении различных видов движения в механике, газовых законов). В некоторых случаях только с помощью графиков могут быть представлены процессы, которые только на более поздних стадиях обучения физике можно выразить аналитически (например, работа переменной силы). (Примеры: Тело, имеющее начальную скорость 50 м/с, двигалось прямолинейно с постоянным ускорением и через 10с остановилось. Построить график скорости тела и, используя этот график, найти перемещение и путь, пройденные телом.  Начертить графики изотермического расширения идеального газа данной массы в координатах ( p,V);  (p,T); (V,T); (r, p); (r,T), где T,V, r, p — соответственно температура, объем, плотность и давление газа)

3. Экспериментальные — задачи, данные, для решения которых получают из опыта при демонстрации, или же при выполнении самостоятельного эксперимента. При решении этих задач учащиеся проявляют особую активность и самостоятельность. Преимущество экспериментальных задач перед текстовыми заключается в том, что первые не могут быть решены формально, без достаточного осмысления физического процесса. (Так, например, при изучении физического прибора реостата с помощью экспериментальных задач учащиеся уясняют разницу в использовании реостата как прибора, регулирующего ток в цепи, и в качестве делителя напряжения (потенциометра).

4. Задачи с неполными данными - чаще всего встречаются в жизни, когда недостающие сведения приходится добывать из таблиц, справочников, либо путем измерений. Решение задач этого типа способствует формированию навыков самостоятельной работы учащихся со справочной литературой. (Примеры: Какой максимальный груз может выдержать алюминиевая (медная, стальная и т. п.) проволока при заданном сечении?  При какой наименьшей длине обрывается от собственного веса стальная проволока, подвешенная за один конец?) 

1. В физике существует понятие силы тяжести. А могла бы существовать «сила легкости»? Какие физические явления она тогда характеризовала бы? С какими другими физическими величинами она была бы связана? Составьте и обоснуйте формулу, связывающую «силу легкости» с другими величинами.

Ответ: пусть сила легкости – сила, противоположная силе тяжести. Противопоставим другие силы друг другу: сила давления – сила реакции опоры, сила тяги – сила трения, то есть противопоставляемые силы уже есть А, значит, «сила легкости» - это второе название уже известной силы, так как силе тяжести противоположна Fa , то она и есть сила легкости.

2. Придумайте игрушку, принцип действия которой основан на законе Ома (или Паскаля). Опишите ее принцип действия.

3. Луч света имеет особенности прохождения через собирающую линзу. Что может быть собирающей линзой для звука? Предложите и опишите конструкцию такой линзы. Приведите примеры ее возможного применения.

4. Опишите гипотетическую ситуацию на тему: «Если бы тепло от более холодных тел самопроизвольно переходило к более нагретым…» Каков мог бы быть механизм такого процесса?

Ответ: Второй закон термодинамики изменился бы на противоположный.

Состояние неустойчивого равновесия – когда два тела имеют равную температуру. Стоит одной температуре немного повыситься, как это тело начнет нагреваться, а другое – остывать. Солнце днем будет охлаждать Землю. Свет будут излучать холодные тела. Люди будут ночью нагреваться, а днем – охлаждаться. Зато решится проблема сверхпроводимости. Сверххолодные провода будут использоваться в линиях электропередач.

5. Что произойдет, если скорость звука станет больше скорости света? И т.д.

Таким образом, эвристический метод обучения – это еще один эффективный инструмент в копилку учителя физики.

Краткое описание документа:

Статья об использовании эвристических приемов в обучении решению задач по физике в 7-11 классах.