Формирование умения решать задачи по физике через алгоритмический подход к решению

Формирование умения решать задачи по физике через алгоритмический подход к решению

Герасимова М.А.

учитель физики

ГБОУ СОШ с.Орловка

В связи с введением ЕГЭ по физике повышаются требования к умению учащихся самостоятельно решать задачи. Умение решать задачи приобретается длительными и систематическими упражнениями. Решение физических задач – одно из важнейших средств развития мыслительных, творческих способностей учащихся. Физической задачей в школьной практике можно назвать проблему, которая в общем случае решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики. Основным недостатком в сдаче экзамена является неумение решать задачи, даже при правильной формулировке физических законов. Еще в середине ХХ столетия Антуан де Сент-Экзюпери писал: «…Не отягощайте детей мертвым грузом фактов, обучите их приемам и способам, которые помогут им постигать». Опыт показывает, что многие учащиеся и выпускники школ испытывают большие трудности в решении даже стандартных типовых задач. Отсутствие у школьников умений решать задачи создает у них отрицательное отношение к физике, разрушает интерес, подрывает веру в собственные силы.

К причинам неумения решать задачи по физике можно отнести:

1)перегрузка школьного курса физики учебным материалом, не позволяющая выделить время на тренировку и упражнения;

2)бессистемность в подборе задач;

3)учащиеся один за другим решают задачи у доски, а остальные молча списывает;

4)школьники не учатся методам решения задач, а просто пытаются их решать путем проб и ошибок, стремясь найти подходящую формулу.

Одним из условий обеспечения глубоких и прочных знаний у учащихся является организация их деятельности по решению задач. Успех обучения решению задач зависит от применяемой методики обучения: учащиеся пользуются обобщенным методом решения или каждая задача решается своим методом.

Можно выделить три основных способа решения задач:

-традиционный;

-самостоятельный;

-алгоритмический.

Рассмотрим один из способов решения задач – алгоритмический. Обучение решению задач по алгоритмам формирует умение решать задачи вообще, постепенно переходя к решению нестандартных творческих задач.

В чем же польза алгоритма?

-требует конкретизации знаний, перенося знания на сходную или новую ситуацию, а это учит ребенка думать;

-для формирования творческого мышления надо начинать с простейших мыслительных действий и умений, которые затем, с автоматизмом навыка, будет выполнять учащийся;

-облегчает процесс овладения умениями решать задачи и позволяет научить всех учащихся, а не избранных;

-создает у учащихся уверенность в своих силах и способностях.

- в алгоритме указывается общее направление поиска решения задачи, тем самым предоставляет большие возможности для самостоятельной мыслительной работы и задает метод решения в общем виде;

-алгоритм выполняет функцию модели учебной деятельности.

В процессе обучения решению задач необходимо отличать общий план решения задач от алгоритмов.

Общий план решения задач сводится к следующему:

а) краткая запись условия;

б) графический материал, необходимый для решения задачи;

в) уравнения (формулы), описывающие физические явления с необходимыми комментариями;

г) алгебраические преобразования, приводящие к ответу в буквенном (общем) виде;

д) проверка размерности ответа;

г) получение численного ответа в системе СИ.

Учащиеся должны быть приучены решать задачи по этому плану и твердо знать последовательность действий. Однако этот план не является алгоритмом. Алгоритм рассчитан на узкий класс задач, план же решения используется при решении любой физической задачи. Знание алгоритма в большей мере предопределяет успех решения, нежели знание плана. Алгоритмический способ решения задач во многом зависит от того, как вводится алгоритм.

Алгоритм не должен механически навязываться учащимся. На основании решения двух-трех задач под руководством учителя они сами должны обнаружить общность логики рассуждений при решении этих задач и самостоятельно сконструировать алгоритм. После этого решаются несколько задач на доске для того, чтобы учащиеся научились сознательно выполнять каждую операцию. В дальнейшем самостоятельное решение задачи с последующей устной или письменной проверкой решения. На первых шагах этой работы надо требовать от учащихся неукоснительного выполнения пунктов и использования в заданной последовательности алгоритма. В результате этого учащиеся через некоторое время убеждаются в пользе алгоритма и обретают уверенность в своих возможностях решать задачи.

По мере того как по введенному алгоритму решается ряд задач, возникает необходимость в дополнениях и пояснениях, которые следует, как и сами алгоритмы, записывать в тетрадь. Подбор задач по теме с целью упражнений в применении алгоритмов должен быть таким, чтобы каждая задача учила чему-то новому.

Для примера рассмотрим алгоритмы решения задач по кинематике. Для овладения методом решения кинематических задач учащиеся должны усвоить следующие понятия: что такое система отсчета, скорость, ускорение; уравнения, определяющие зависимость координат и скорости от времени при равномерном и равноускоренном движениях.

В процессе решения задач необходимо выявить общность в последовательности действий и сформулировать следующий алгоритм решения задач по кинематике:

-выбрать систему отсчета (выбор тела отсчета, начала системы координат, положительного направления осей, момента времени, принимаемого за начальный);

- определить вид движения вдоль каждой из осей и написать кинематические уравнения движения вдоль каждой оси – уравнения для координаты и для скорости;

-определить начальные условия (координаты и проекции скорости в начальный момент времени), а также проекции ускорения на оси и подставить эти величины в уравнения движения;

-определить дополнительные условия, т.е. координаты или скорости для каких-либо моментов времени, и написать кинематические уравнения движения для выбранных моментов времени;

-решить полученную систему уравнений относительно искомых величин в общем виде;

- проверить ответ размерностью;

-подставить в решение общего вида заданные значения величин в системе СИ и произвести вычисления.

Алгоритм по мере его применения к решению задач разного типа постепенно осознается учащимися, у них вырабатывается умение пользоваться им, уверенность в возможности решать на его основе разные задачи. В результате решения ряда задач по теме «Основы кинематики» с использованием алгоритма возникает возможность дополнить его следующим:

-систему отсчета не обязательно связывать с неподвижным телом. В ряде случаев задача решается проще, если СО связана с движущимся телом;

-СО надо выбирать так, чтобы наиболее простым образом можно было определить начальные условия;

-если число уравнений будет недостаточным для нахождения искомой величины, то надо выявить дополнительные связи и соотношения.

Литература

1. Лебедева И.Ю. и др. Физика:ЕГЭ: Учебно-справочные материалы – М.;СПб.: Просвещение,2012.

2. Коган Л.М. Учись решать задачи. – М.: «Высшая школа»,1993.

3. Усова А.В. и др. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики. – М.: Просвещение,1988.