Статьи

Доброго времени суток! Раздел "Методы решения задач" я решил открыть с рассмотрения подходов к решению качественных задач по физике.

Главная особенность качественной задачи состоит в том, что в ней внимание учащегося акцентируется на качественной стороне физических явлений, свойств тел, вещества, процессов и т.п. Следует отличать качественную задачу от вопроса по проверке формальных знаний (например, что называется ампером?, как формулируется закон Ома?). Цель последних - закрепить формальные знания учащихся; ответы на такие вопросы в готовом виде имеются в учебнике, и ученик должен лишь вспомнить их. В качественной задаче ставиться такой вопрос, ответ на который ученик должен составить сам, синтезируя данные условия задачи и свои знания по физике.

Решаются качественные задачи путем логических умозаключений, базирующихся на законах физики, графически и экспериментально. Математические действия над физическими формулами не производятся, но ссылки на них допускаются. В ряде разделов курса физики 7-8 классов, где отсутствуют математические формулы, решение качественных задач является единственным видом упражнений по физике. Когда вы проводите решение задач по физике, то нужно стремиться к тому, чтобы анализ и синтез были неразрывно связаны между собой. Тогда можно говорить о едином аналитико-синтетическом методе решения физических (и в частности, качественных) задач.

Рассмотрим пример решения качественной задачи: Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на один и тот же деревянный брусок, плавающий сначала в воде, а потом в керосине?
Решение: Выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу вытесненной им жидкости. Тело плавает, если вес тела равен весу вытесненной им жидкости. Так как в обеих жидкостях один и тот же брусок плавает, то выталкивающие силы в них одинаковы. Последнее умозаключение (ответ на вопрос задачи) можно было сделать, синтезировав известный закон (о величине выталкивающей силы и условии плавания тела) и данные условия задачи (тело плавает в обеих жидкостях).

Опыт применения качественных задач в преподавании физики и теоретические исследования дают право рекомендовать следующую схему решения простой качественной задачи:
1. Чтение условия задачи. анализ описанных в ней явлений.
2. Вопрос задачи.
3. Первая логическая посылка: данные условия задачи.
4. Вторая логическая посылка: соответствующий физический закон, или определение, или свойство тел и т.п.
5. Умозаключение: ответ на вопрос задачи.

Как видно из схемы, решение простой качественной задачи осуществляется пятью этапами:
1. Знакомство с условием задачи (текст, чертеж, прибор и т.п.)
2. Осознание условия задачи (анализ данных, введение дополнительных условий, уяснение вопроса задачи).
3. Составление плана решения задачи (выбор и формулировка физического закона, соответствующего условию задачи, установление причинно-следственной связи между логическими посылками задачи).
4. Осуществление плана решения задачи (синтез данных условия задачи с формулировкой закона, получение ответа на вопрос задачи).
5. Проверка ответа.

Решение сложной качественной задачи также осуществляется этими пятью этапами, но при знакомстве с условием задачи обращается внимание на главный вопрос ее, на конечную цель решения. При составлении плана решения задачи строится аналитическая цепь умозаключений, начинающаяся с вопроса задачи и оканчивающаяся данными ее условия. На четвертом этапе составляется синтетическая цепь умозаключений, начинающаяся с формулировки соответствующих законов и оканчивающаяся ответом на вопрос задачи. Ответ можно проверить, сопоставив его с общими принципами физики (законами сохранения энергии, массы заряда и др.).

При решении качественных задач применяются основанные на аналитико-синтетическом методе следующие три приема: эвристический, графический и экспериментальный. Они могут и сочетаться вместе, дополняя друг друга.

• Эвристический прием состоит в постановке и разрешении ряда взаимосвязанных целенаправленных качественных вопросов. Каждый из них имеет свое самостоятельное значение и решение и одновременно являются элементом решения всей задачи.
• Графический прием состоит в составлении ответа на вопрос задачи на основании исследования графика функции, чертежа, схемы, рисунка, фотографии и т.п.
• Экспериментальный прием заключается в получении ответа на вопрос качественной задачи на основании опыта, поставленного и проведенного в соответствии с ее условием.

При правильно поставленном опыте ответ получается быстро, он убедителен и нагляден. Так как сам эксперимент "не объясняет", почему именно так, а не иначе протекает явление, то его сопровождают словесным доказательством. В ряде случаев учащиеся, не владея навыками логического мышления, применяют прием выдвижения гипотезы (интуитивное мышление). Этот путь решения задачи не следует отвергать, наоборот, надо тщательно рассмотреть любое предложение, любую физическую идею решения задачи, доказать либо ее применимость, либо несостоятельность. При этом, конечно, завяжется дискуссия, которая будет способствовать развитию физического и логического мышления учащихся.