Карельский Ордена "Знак почета"
| Вид материала | Реферат |
- Отчет об исполнении государственного задания гкук «Коми-Пермяцкий национальный ордена, 71.6kb.
- Знак ордена Почета из серебра с эмалью, 9.6kb.
- Гкбук «Пермская государственная ордена «Знак Почета» краевая универсальная библиотека, 5999.82kb.
- Пермский филиал, 1482.23kb.
- Формы собственности, 369.09kb.
- Государственное учреждение культуры «Кемеровский областной ордена «Знак Почета» театр, 66.88kb.
- Справка, 470.41kb.
- «Сказка про Ваню», 69.3kb.
- Крупной белой породы, 509.74kb.
- Конкурсная документация № для участника открытого конкурса на осуществление работ, 1498.02kb.
1 2
Карельский Ордена “Знак почета” государственный
педагогический университет
Кафедра теоретической физики и методики преподавания физики
“Качественные задачи в школьном курсе физики”
Дипломная работа
Выполнила:
студентка 553 группыФМФ
Зайцева Н.В.
Научный руководитель:
зав. каф.,доцент, кандидат
педагогических наук
Янюшкина Г.М.
Петрозаводск
2002
Содержание :
Стр.
Введение..........................................................................................................
Глава 1. Качественные (логические) задачи по физике, их классификация и назначение.
1.1 Значение качественных задач при обучени физике……….....….......
1.2 Понятие качественной задачи в школьном курсе физики……...........
1.3 Виды качественных задач по физике…………………………...............
Глава 2. Структура деятельности учащихся по решению качественных задач по физике на примере темы “Давление твердых тел, жидкостей и газов”.
2.1 Структура деятельности учащихся по решению качественных задач.................................................................................................................
2.2 Способы решения качественных задач…………………………….......
2.3 Организация деятельности учащихся по решению качественных задач.................................................................................................................
2.4 Качественные задачи по теме “Давление твердых тел, жидкостей и газов” и их диагностика………………………………..................................
Заключение…………………………………………………………………......
Литература…………………………………………………………………......
Приложения…………………………………………………………………....
Введение.
Необходимым элементом учебной работы по физике является решение задач. Задачи дают материал для упражнений, которые требуют применения физических закономерностей к явлениям, протекающим в тех или иных конкретных условиях. Поэтому, можно сказать, что задачи имеют большое значение для конкретизации знаний учащихся, для привития им умения видеть различные конкретные проявления общих законов. Без такой конкретизации знания остаются книжными и не имеют практической ценности.
Для учебного процесса одной из главных является проблема требований к подготовке учащихся, в решении которой находят отражение общественные представления о задачах образования.
В соответствии с общими задачами обучения и развития к уровню подготовки выпускника основной школы предъявляются три группы требований:
1) освоение экспериментального метода научного познания;
2) владение определенной системой физических законов и
понятий;
3) умение воспринимать и перерабатывать учебную
информацию.
Решение задач по физике способствует приобщению к самостоятельной творческой работе, приучает анализировать изучаемые явления, помогает глубже проникнуть в их сущность, знакомит с методами моделирования физической ситуации, способствует политехническому образованию школьников и играет важную роль в профессиональной ориентации.
В процессе решения задач ученики непосредственно сталкиваются с необходимостью применять полученные знания по физике в жизни, глубже осознают связь теории с практикой. Наиболее четко это отражается при решении качественных задач. Все выше изложенное определяет актуальность исследования.
В связи с этим, определили цели дипломной работы:
- проанализировать имеющуюся методическую, учебную и научно-популярную литературу об использовании качественных задач в процессе обучения физике,
- провести контент-аналитическое исследование определения качественной задачи и на его основе сконструировать определение, отвечающее современным взглядам на методику.
Для достижения целей выделили следующие задачи:
1) выяснить значение качественных задач;
2) на основе метода контент - анализа получить более общее определение качественной задачи;
3) выявить виды качественных задач;
4) рассмотреть дидактические возможности использования качественных задач на примере темы “Давление твердых тел, жидкостей и газов”;
5) исследовать учебники 7-го класса на предмет наличия в них качественных задач.
Прежде чем переходить к рассмотрению качественных задач, необходимо выяснить значение качественных задач в школьном курсе физики, а затем определить, что понимают под качественной задачей.
Глава 1.
Качественные (логические) задачи по физике, их классификация и назначение.
1.1. Значение качественных задач при обучении физике
Качественные задачи играют важную роль в формировании физических понятий. При уточнении содержания и дифференцировки понятий им принадлежит ведущая роль. По мнению Усовой А.В. и Тулькибаевой Н.Н., достигается это благодаря тому, что при их решении внимание учеников не отвлекается математическими расчетами, а полностью сосредоточено на выявлении существенного в явлениях и процессах, на установлении взаимосвязи между ними.
Метод решения этих задач, заключающийся в построении логических умозаключений, основанных на физических законах, служит прекрасной школой мышления, вырабатывает отчетливое понимание сущности физических явлений и их закономерностей, учит школьников практическому применению знаний, воспитывает правильное отношение и к расчетным задачам, и приучает начинать решение любой физической задачи с анализа ее физического содержания[21].
Качественные задачи по физике способствуют углублению и закреплению теоретических знаний учащихся. Приближая изучаемую теорию к окружающей жизни, они повышают интерес учащихся к предмету, способствуют развитию наблюдательности, а также поддерживают активное восприятие учащихся материала в течение всего урока[36].
Качественные задачи по физике важны при усвоении содержания понятия, его существенных признаков. Но они немало важны в процессе усвоения метода анализа явлений природы. Известно, что решение любой задачи начинается с анализа конкретного явления, поэтому так велика роль качественных задач в уебном процессе по физике.
Проанализируем соотношение качественных и количественных задач в упражнениях по физике в различных классах ( см. Приложение, рис. 2). Проведя анализ можно сказать, что в курсе физики 7-8 классов они составляют основную часть, в учебнике физики 9 класса почти отсутствуют и появляются в 10-11 классах.
Качественные задачи дают возможность за короткое время выяснить физическую сущность рассматриваемого вопроса, для чего иногда другие типы задач менее эффективны[15]. Невозможно решить качественные задачи формально. Поэтому они являются хорошим средством борьбы с формализмом в знаниях учащихся. Небольшие по объему и разнообразные по содержанию качественные задачи способствуют накоплению учащимися фактического материала. При решении качественных задач требуется анализ физической сущности явления, поэтому правильное решение учеником качественной задачи свидетельствует о понимании им изученного материала[21].
Качественные задачи предоставляют учителю возможность ввести упражнения в те разделы курса физики средней школы, которые рассматриваются преимущественно только с качественной стороны (например, гидродинамика, электромагнетизм, электрический ток в газах и вакууме, волновая оптика и др.).
Решение качественных задач служит прекрасным средством улучшения качества урока, устранения абстрактности в преподавании, а также приемом углубления, закрепления и проверки знаний и навыков учащихся и важным средством улучшения внешкольной и внеклассной работы[36].
Таким образом, из всего выше сказанного можно сделать вывод, что решение качественных задач способствует формированию у школьников физических понятий, развитию логического мышления, смекалки, творческой фантазии, умения применять теоретические знания для объяснения явлений природы, быта и техники, а также расширяет технический кругозор учащихся и подготавливает их к практической деятельности. Поэтому упражнения на только что изученный материал лучше всего начинать с рассмотрения качественных задач.
1.2 Понятие качественной задачи в школьном курсе физики
В отечественной методической литературе по физике качественные задачи появились свыше 200 лет назад. Однако до сих пор среди методистов - физиков нет единодушного мнения об их наименовании и определении. В литературе часто встречаются различные названия этих задач: “логические задачи”, “физические задачи”, “практические вопросы”, “вопросы на соображение”, “хитрые вопросы”, “качественные вопросы”, “устные вопросы”, “проверочные вопросы” и другие. Такое разнообразие наименований свидетельствует о
разносторонности методических достоинств задач данного типа, поскольку каждое из названий отражает какую-нибудь одну их сторону [21].
Поэтому все приведенные выше названия приблизительны.
В дипломном исследовании мы будем пользоваться термином “качественная задача”, так как он подчеркивает главную особенность всех задач такого типа – при их решении внимание учащегося акцентируется на качественной стороне рассматриваемого физического явления, свойств тела, вещества, процесса и т. п.. Но и этот термин не совсем точен, так как некоторые качественные характеристики явления находят свое объяснение в соответствующих количественных соотношениях.
В качественной задаче по физике для разрешения ставится проблема, связанная с качественной стороной физического явления. Центр тяжести в таких задачах переносится на логическое решение, которое осуществляется на основе применения физических законов, соотношений между физическими величинами, известных фактов. Математические действия при решении задач данного типа не применяются, но ссылки на них допускаются.
Следует отличать качественные задачи от вопросов при проверке формальных знаний, вопросы не вскрывают насколько глубоко и сознательно учащийся овладел знаниями (например, что называется ампером? Как формулируется закон Ома?). Целью вопросов при проверке формальных знаний учащихся является закрепить формальные знания учащихся: ответы на такие вопросы в готовом виде имеются в учебниках, и ученик должен лишь только вспомнить их. Эти вопросы не требуют от учащихся особой работы мысли, сообразительности, а лишь знания основных положений. При решении качественных задач от учащихся требуется проявление самостоятельности мысли и суждения, умение разбираться во взаимосвязи явлений и делать верные логические умозаключения и выводы. В качественной задаче ставится такой вопрос, ответ на который ученик должен составить сам, синтезируя данные условия задачи и свои собственные знания по физике [13].
После того, как мы определились в названии, проведем контент-аналитическое исследование определения качественной задачи и сконструируем на его основе определение, отвечающее современным взглядам на методику. Но для начала выясним, что собой представляет метод контент-анализа.
Контент-анализ (анализ содержания) является одним из методов изучения документов, используемый в различных исследованиях [8].
Слово “контент” (содержание) имеет отношение к словам, рисункам, символам, понятиям, темам или же иным сообщениям, которые могут быть объектом коммуникации [40].
Слово “анализ” (разложение, расчленение) можно определить как процесс расчленения целого на части. И анализ неразрывно связан с синтезом [16].
Контент-анализ - это перевод в количественные показатели массовой текстовой информации с последующей статистической ее обработкой. Ее основные операции были разработаны американскими социологами Х. Лассузллом и Б. Берельсоном [40].
Специфика контент-анализа по содержанию с другими методами исследования содержания документов заключается в том, что его процедура предусматривает подсчет частоты и объема упоминаний тех или иных смысловых единиц исследуемого текста. Задача, решаемая методом контентного анализа, укладывается в достаточно простую и очевидную схему: “Кто сказал, что сказал”. Полученные, таким образом, количественные характеристики текста дают возможность сделать выводы о качественном содержании документа. В связи с этим метод контент-анализа нередко обозначает качественно-количественный анализ документов [8].
Таким образом, целью контент-анализа является постижение внетекстовой реальности, т.е. на основе документа, его анализа исследователи делают выводы о реальных объектах.
В процессе контент-аналитического исследования были взяты различные определения качественных задач, высказывания по поводу их решения.
После анализа всех документов были выделены единицы-признаки отбора - определения качественной задачи:
1) качественная задача – это задача, для решения которой не требуется никаких вычислений.
2) качественная задача – это задача, при решении которой внимание учащихся акцентируется на физической сущности рассматриваемых явлений, процессов.
По мере исследования заполнялась шифровальная карточка (см. Приложение, табл.1).
Из всего многообразия предложенных определений качественных задач наиболее полным является определение, которое предлагают методисты-физики Усова А.В. и Тулькибаева Н.Н.:
Качественная задача – это задача, при решении которой внимание учеников не отвлекается математическими расчетами, а полностью сосредоточено на выявлении существенного в явлениях и процессах, на установление взаимосвязи между ними [24].
Применительно к данному определению качественной задачи мы сопоставили его с определением задачи, которое составили Усова А.В. и Тулькибаева Н.Н. на основе анализа различных формулировок понятия задачи [37, с. 6].
На основе этих двух определений мы сконструировали наиболее общее с методической точки зрения определение качественной задачи и оно представляется нам таковым:
Качественная задача- это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе использования законов и методов физики, при решении которой внимание учащихся не отвлекается математическими расчетами, а полностью сосредоточено на выявлении существенного в явлениях и процессах, на установление взаимосвязи между ними.
Качественные задачи очень важны при усвоении учащимися содержания понятия, его существенных признаков. Но они немаловажны и в процессе усвоения метода анализа явлений природы. Известно, что решение любой задачи начинается с анализа конкретного явления, поэтому так велика роль качественных задач в учебном процессе по физике [37].
В ряде разделов курса физики 7-8 классов, где отсутствуют математические формулы, решение качественных задач является самым распространенным видом упражнений по физике. Поэтому мы провели исследование школьных учебников физики 7 класса на предмет наличия в них качественных задач. По мере исследования заполнялась табл. 2. Результаты исследования были представлены в виде столбчатой диаграммы (см. Приложение, рис.1). В результате этого исследования мы пришли к выводу, что доля качественных задач от всего количества задач, предложенных в учебниках, составляет приблизительно 1/3.
1.3. Виды качественных задач по физике
Качественные задачи весьма разнообразны по тематике, содержанию и сложности. Их можно классифицировать по различным признакам [37, с.11].
Рассмотрим некоторые классификации качественных задач.
Классификация Оноприенко О.В. по способу задания [21]:
- Текстовые задачи. Это такие задачи, условие которых выражено словесно, в виде текста и содержит все необходимые данные, кроме физических констант. Эти задачи получили наибольшее применение в учебном процессе.
- Графические задачи. Это такие задачи, условие которых формулируется с помощью графика, чертежа, рисунка, схемы, фотографии и т. п.
- Экспериментальные задачи. Это такие задачи, при решении которых используются как лабораторный, так и демонстрационный эксперимент.
Классификация Усовой А.В. и Тулькибаевой Н.Н. по характеру проблемы [37]:
- Задачи, в которых требуется объяснить явления, указать причины его возникновения, а значит, раскрыть его связи с другими явлениями. Ключевые вопросы этих задач: «Что это такое? Почему это происходит? При каких условиях это наблюдается?»
- Задачи, в которых требуется объяснить, научно обосновать сущность применяемых на практике приемов и способов. Ключевые вопросы этих задач: «Для чего это делается? На чем основан этот способ?»
- Задачи, в которых требуется указать общие черты и существенное различие тел, предметов или явлений. Ключевые вопросы этих задач: «Что общего между ними? Каковы их существенные отличия?»
- Задачи, в которых предлагается из перечисленных признаков предметов или явлений выделить признаки, присущие только предметам или явлениям данного вида, типа или рода.
- Задачи, в которых требуется предсказать явление на основе знания закономерностей его протекания и связей с другими явлениями. Ключевой вопрос этих задач: «Что произойдет, если…?».
- Задачи, в которых требуется указать условия, необходимые для получения того или иного эффекта, явления. Ключевой вопрос этих задач: «Что необходимо для того, чтобы…?».
- Задачи, в которых предлагается привести примеры проявления изучаемых свойств тел или явлений и их применений. Ключевые вопросы этих задач: «Где это наблюдается? Где это применяется?».
- Задачи, в которых требуется систематизировать или классифицировать предметы или явления по какому-то определенному признаку.
Классификация Усовой А.В. и Тулькибаевой Н.Н. по содержанию условий и требований [37]:
- Задачи, на узнавание в конкретном явлении физического явления.
- Задачи на объяснение явления и свойств тел.
- Задачи на предсказание следствия происходящего явления.
Классификация Каменецкого С.Е. и Орехова В.П. по сложности [15]:
- Простые качественные задачи (задачи-вопросы). Это задачи, решение которых основывается на одном физическом законе и цепь умозаключений в них сравнительно проста.
- Сложные качественные задачи. Это задачи представляющие как бы совокупность или комбинацию нескольких простых задач, решая которые, приходится строить более сложные и длинные цепи умозаключений и одновременно анализировать несколько физических закономерностей.
Классификация Сосновского В.И. [ 35 ]:
- Задачи на общее описание физической картины, в которых требуется установить, из каких объектов складывается физическая картина заданной ситуации, в каких отношениях они находятся.
- Задачи на оценку тенденции в изменении некоторой величины. В подробных задачах требуется определить, будет ли значение некоторой величины возрастать, уменьшаться и т.п., в каких пределах будут происходить изменения. Эти вопросы, как и в предыдущем виде задач, так же относятся к описанию физической картины задачи, но требуют более глубокого проникновения в её сущность.
- Задачи на моделирование рассматриваемой ситуации. Если задача сформулирована, то перед решающим её встают вопросы: насколько обоснованно были введены ограничения, упрощения в процессе решения, насколько по этим причинам можно доверять полученным результатам. Если же задача только поставлена, то перед решающим встают проблемы самостоятельного моделирования предложенной ситуации.
- Задачи на отыскание ситуации в природе, быту, технике, лабораторной практике, которые соответствовали бы заданной физической картине, её модели.
Все задачи типа «чёрный ящик» могут быть отнесены к рассматриваемому виду задач.
Классификация Низамова И.М. [22]:
- Задачи с техническим содержанием. Использование в учебном процессе задач такого вида способствует ознакомлению учащихся с принципом устройства и действия
механизмов и машин, передачи и преобразования энергии, технологии промышленного и сельскохозяйственного производства, средств управления, умению применять физические знания к объяснению действия технических объектов. Решая такие задачи, учащиеся глубже и прочнее усваивают изученные физические понятия, явления и их закономерности, получают сведения о новых достижениях и проблемах науки и техники, о специфике некоторых профессий, а также сознательно приобретают трудовые навыки.
Классификация Разумовского В.Г. [32 ]:
- Исследовательские задачи, требующие ответа на вопрос: “почему?”.
- Конструкторские задачи, требующие ответа на вопрос: “как сделать?”.
Классификация Н.К. Михеева, О.В. Оноприенко О.И. Цветкова по дидактическим целям, преследуемым в учебном процессе [21]:
- Простые (тренировочные) задачи. Простые задачи служат для закрепления изучаемых в настоящий момент определений, понятий, законов, истолкований смысла физических явлений, законов и закономерностей, их называют тренировочными. Такие задачи необходимы на начальном этапе усвоения изучаемого (первый уровень усвоения).
- Задачи, требующие анализа определенной физической ситуации, выявления и понимания физической закономерности, характеризующей явление, описанное в задаче; умения привлечь ранее изученный материал, необходимый для анализа явления. Такие задачи требуют от учащихся некоторой самостоятельной переработки знаний применительно к их условию. Эти задачи способствуют более глубокому усвоению знаний и умению их применять (второй уровень усвоения).
- Задачи, в условии которых дана ситуация менее знакомая по сравнению с описанной в учебнике или рассмотренной на уроке, или когда требуется перенос знаний из одной предметной области в другую.
- Задачи, которые могут быть использованы для получения учащимися новых знаний. В процессе их решения учащиеся
оказываются в условиях проблемной ситуации, которую преобразуют путем переформулирования задачи. Задачи
такого типа могут быть сформулированы как вопросы, возникающие при изучении нового учебного материала, решение которых требует привлечения только что усвоенных знаний.
- Творческие задачи, наиболее приближенные по своей
постановке к тем, с которыми человек встречается в практической деятельности, в том числе и исследовательской. Творческими эти задачи названы условно, так как решая их, учащиеся делают открытие или изобретение для себя, т. е. новизна носит субъективный характер. Творческие задачи активизируют учебный процесс. Учащиеся воспринимают новый материал не для того, чтобы изложить его учителю при ответе в том же виде, а для того, чтобы использовать его на практике: сконструировать прибор, объяснить физическое явление. В результате у учащихся вырабатывается правильное отношение к предмету - заинтересованность в действительных знаниях.
Не трудно заметить , что все предложенные выше виды качественных задач перекликаются между собой и резкой грани между этими типами задач нет. В зависимости от способа классификации одни и те же качественные задачи относятся к различным группам. В связи с этим нельзя рассматривать определенно какую-либо одну классификацию качественных задач в отдельности, так как она будет не совсем полной, а следует пользоваться различными классификациями этих задач в совокупности.
Глава 2.
Структура деятельности учащихся по решению качественных задач по физике на примере темы “Давление твердых тел, жидкостей и газов”.
2.1 Структура деятельности учащихся по решению качественных задач
При решении качественных задач по физике применяется аналитико-синтетический метод. Удачное применение его в учебном процессе позволяет вести учащихся по правильному пути отыскания решения качественной задачи и способствует развитию их логического мышления.
Сущность этого метода заключается в том, что с помощью индукции (на многих частных примерах: опыты в классе, разбор наглядных примеров из жизненного опыта учащихся, лабораторные работы и тому подобное - устанавливается общая данным явлениям закономерность, формулируется закон) и дедукции (применяются общие физические законы к конкретному случаю) строятся логические умозаключения, основанные на физических законах.
При этом методе решения путем анализа содержания качественной задачи используют прежде всего общие закономерности, известные учащимся по данной теме. После этого выясняют, как конкретно должно быть объяснено то явление, которое описано в задаче. Ответ к задаче получают как завершение проведенного анализа. В качественных задачах анализ условия тесно сливается с получением нужного обоснованного ответа [21].
Можно рассмотреть следующую схему использования этого метода для решения большинства простых качественных задач (см. Приложение, рис. 4).
Как видно из схемы, решение простой качественной задачи осуществляется в пять этапов:
1. Знакомство с условием задачи.
Внимательное чтение текста задачи, выяснение неизвестных терминов, названий деталей конструкции, деталей чертежа и т. п.
Повторение текста задачи (при устном решении), полная или
сокращенная запись условия (при письменном решении).
Уяснение главного вопроса, решение которого является целью решения данной задачи (что известно? что требуется определить? какой вопрос в задаче главный? как выделить конечную цель решения задачи?).
2. Осознание условия задачи.
Анализ условия задачи (в чем состоит условие задачи? что дано? что известно?)
Анализ физических явлений, описанных в задаче (какие явления, факты, свойства тел, состояния системы и т. п. описаны в задаче? какая связь между ними?)
Подробное рассмотрение графика, чертежа, рисунка, схемы и т. п. , приведенных в задаче или построенных в процессе ее решения.
Выяснение того, какой эксперимент и как надо провести в соответствии с условием задачи.
Введение дополнительных уточняющих условий для того, чтобы получить однозначный ответ.
3. Составление плана решения задачи.
Построение аналитической цепи умозаключений, начинающейся с вопроса задачи и оканчивающейся либо данными ее условия, либо результатом проведенного эксперимента, либо табличными сведениями, либо формулировками законов и определений физических величин.
4. Осуществление плана решения задачи.
Построение синтетической цепи умозаключений, начинающейся с формулировки соответствующих законов, определений физических величин, с описания свойств, качеств, состояний тела и оканчивающейся ответом на вопрос задачи.
5. Проверка ответа.
Постановка соответствующего физического эксперимента, или решение этой же задачи другим способом, или сопоставление полученного ответа с общими принципами физики (законы сохранения энергии, массы, заряда; законами Ньютона, Ленца и др.).
Решение сложной качественной задачи также осуществляется в пять этапов, но при знакомстве с условием задачи обращается внимание на ее главный вопрос, на конечную цель ее решения. При составлении плана решения задачи строится аналитическая цепь умозаключений,
начинающаяся с формулировки соответствующих законов и оканчивающаяся ответом на вопрос данной задачи. Ответ можно проверить, сопоставив его с общими принципами физики (законами сохранения энергии, массы, заряда и др.).
Применим структуру учебной деятельности по решению качественных задач к конкретной задаче.
Задача.
В цилиндрический сосуд, частично заполненный водой, опустили деревянный брусок. Изменилось ли давление воды на дно сосуда?
Деятельность учителя Деятельность учащегося
1. Знакомство с условием задачи.
(прочитывается текст задачи)
2. Осознание условия задачи.
Какое физическое явление Давление жидкости на
рассматривает данная задачная дно сосуда.
ситуация?
Опишите данную ситуацию. В цилиндрический сосуд
опустили деревянный
брусок.
Что надо найти в задаче? Изменилось ли давление
жидкости на дно сосуда?
3. Составление плана решения задачи.
Знания какого раздела физики Давление твердых тел,
позволяет решить эту задачу? жидкостей и газов.
Знания какой темы раздела Давление жидкостей на дно
“Давление твердых тел, сосуда.
жидкостей и газов” нам
потребуется?
Какой метод для решения задачи
следует выбрать? Аналитико-синтетический.
От чего зависит давление
жидкости на дно сосуда? Давление жидкости на дно
сосуда зависит только от
плотности и высоты столба
жидкости.
Изменилась ли плотность
жидкости после опускания
в нее деревянного бруска? Не изменилась.
Изменилась ли высота столба
жидкости после опускания
в нее деревянного бруска? Изменилась.
А как изменилась высота столба
жидкости после опускания
в нее деревянного бруска:
увеличилась или уменьшилась? Увеличилась.
А что произошло с
давлением жидкости на дно
сосуда? Увеличилось.
4. Осуществление плана решения задачи.
Давление жидкости на дно сосуда увеличится, так как при погружении (опускания) деревянного бруска при неизменной плотности увеличивается высота столба жидкости. При погружении большего деревянного бруска давление жидкости увеличится больше, так как жидкость поднимется выше.
5. Проверка ответа.
Давление жидкости на дно сосуда можно найти по формуле: p= gh.
В задаче плотность жидкости не изменилась, g - ускорение свободного падения. Давление жидкости на дно сосуда p прямо пропорционально высоте столба жидкости h, высота столба жидкости h увеличилась. Значит, давление жидкости на дно сосуда p увеличилось.
2.2 Способы решения качественных задач
При решении качественных задач применяются основанные на аналитико-синтетическом методе три способа: эвристический, графический, экспериментальный. Они могут и сочетаться, дополняя друг друга.
Эвристический способ решения качественных задач состоит в
постановке и разрешении ряда взаимно связанных целенаправленных качественных вопросов.
В процессе анализа качественная задача расчленяется на ряд простых вопросов. Составление плана решения задачи начинается с выяснения того, как получить ответ на вопрос задачи; при этом обнаруживается, что необходимо решить новый качественный вопрос, а его решение зависит, в свою очередь, от следующего и т. д. Эта аналитическая цепь заканчивается таким вопросом, ответ на который содержится либо в данных условия задачи, либо в известных ученику физических законах.
Вопросно-ответная форма эвристического способа дает возможность
отчетливо показать аналитико-синтетический метод решения задачи.
После того, как учащиеся научатся решать качественные вопросы по данной теме курса, следует переходить к сложным задачам. Решение сложных качественных задач отличается от решения качественного вопроса. Если при решении качественного вопроса можно разграничить анализ задачи и синтез, то при решении сложной задачи эвристическим способом анализ и синтез имеют место как при выяснении каждого вопроса в отдельности, так и при построении и реализации плана решения всей задачи. Это новая трудность для учащегося - видеть все решение сразу. Преодоление ее явится скачком в развитии у учащегося навыка решения качественной задачи по физике.
Можно выделить три последовательные формы применения эвристического способа решения качественных задач: форма наводящих вопросов, вопросно-ответная форма, повествовательная форма. Рассмотрим каждую из них в отдельности.
1. Эвристический способ в форме наводящих вопросов, задаваемых учителем.
Даже в своей простейшей форме эвристический способ имеет ряд методических достоинств. Этот способ учит анализировать физические явления, описанные в задаче, анализировать данные, полученные из опыта, учит синтезировать данные условия задачи с содержанием известных физических законов, обобщать факты, делать выводы и составлять план решения задачи.
Но эвристический способ в форме наводящих вопросов имеет один недостаток: ученик решает задачу не вполне самостоятельно. В процессе решения задачи учителю отводится больше инициативы, чем ученику.
2. Вопросно-ответная форма эвристического способа решения
качественных задач предполагает, что учащиеся задают вопросы и сами на них отвечают.
Такая форма самостоятельного решения применима после того, как
учащиеся овладеют формой наводящих вопросов. Преимуществом
вопросно-ответной формы является полная инициатива учащегося при решении задачи. При этом развиваются и углубляются навыки, приобретенные в процессе решения задач эвристическим способом в форме наводящих вопросов.
3. Повествовательная (ответная) форма предполагает, что учащиеся отвечают на мысленно поставленные вопросы.
Решение представляется в виде логически и физически связанных между собой тезисов (предложений), образующих цельный рассказ. Повествовательная (ответная) форма - это наивысшая форма эвристического способа, потому что она в более лаконичном виде представляет решение задачи, приучает учащихся держать в уме цепь вопросов и быстро анализировать задачу. Эта форма наиболее трудная для учащихся и поэтому требует длительной тренировки и навыка.
Графический способ решения применим к тем качественным задачам, условия которых формулируется с помощью различных видов иллюстраций. Этот способ заключается в составлении ответа на вопрос задачи на основании исследования соответствующего чертежа, графика, схемы, рисунка, фотографии и т. п. Решение задачи этим способом начинается с анализа ее условия. В процессе анализа строятся или используются приведенные в условиях задачи график, рисунок, чертеж, схема и т. п. Синтез результатов анализа чертежа и соответствующего физического закона дает ответ на вопрос задачи.
Достоинство данного способа - наглядность и лаконичность решения. Графический способ развивает функциональное мышление учащихся, приучает их к точности, аккуратности. Особенно велика его ценность в тех случаях, когда дана последовательность рисунков, фиксирующих определенные стадии развития явления или протекания процесса. В некоторых разделах курса физики средней школы (электромагнетизм, волновая оптика) графический способ оказывается единственно возможным при решении качественных задач. Графический способ может сочетаться с эвристическим.
Экспериментальный способ заключается в получении ответа на вопрос задачи на основании опыта, поставленного и проведенного в соответствии с ее условиями. В таких задачах обычно предлагается ответить на вопросы: “что произойдет?”, “как сделать?”.
При экспериментальном решении качественных задач учащиеся становятся как бы исследователями и активно учавствуют в постановке и проведении эксперимента, в решении задачи, развивается их любознательность, формируются практические умения, навыки работы с физическими приборами. В результате правильно поставленного опыта ответ, полученный экспериментальным способом, не вызывает сомнений.
Экспериментальный способ связан с известными трудностями (требуется оборудование для проведения опытов, подготовка опытов и т. п.), но он имеет неоспоримые преимущества: наглядность, быстрота получения ответа. В большинстве случаев возможность многократного повторения опытов, формирование навыков и умений учащихся в обращении с физическими приборами и др. [21].
Эксперимент дает ответ на вопрос задачи, но не объясняет, почему именно так, а не иначе протекает явление. Здесь может помочь лишь словесное объяснение, основывающееся на аналитико-синтетическом методе. Решение качественных задач экспериментальным способом не исключает использование других способов (эвристического, графического).
2.3 Организация деятельности учащихся по решению качественных задач
Практика обучения физике в школе показывает, что решение задач только тогда будет плодотворным, когда на каждом этапе будут четко, строго и умело установлены подбор задач по содержанию и последовательность в переходе от одних задач к другим.
Решение задач не должно носить случайного характера, а должно проводиться в органической связи с изложением учебного материала и со всем педагогическим процессом в целом, целесообразно сочетать его с демонстрационным экспериментом и самостоятельными лабораторными работами учащихся.
Как вид учебных занятий по физике решение задач необходимо четко планировать. Задачи при этом составляют определенную систему, соответствующую избранной методике и позволяют учителю достигнуть определенной цели обучения.
Готовясь к занятиям по данной теме программы, учителю следует произвести отбор задач и определить последовательность включения их в учебный процесс. Отобранная система задач должна удовлетворять ряду дидактических требований. Каковы эти требования?
Каждую задачу учитель использует в учебном процессе с определенной дидактической целью. Он должен себе ясно представлять, что даст учащимся решение той или иной задачи. Учителю также необходимо определить, когда можно переходить от простых задач к более сложным. Следует также тщательно подбирать задачи, включаемые в учебный процесс. Необходимо, чтобы эти задачи составляли определенную систему. Система задач начинается с самых
простых и заканчивается задачами более сложными. Важно, чтобы каждая отобранная учителем задача вносила какой-то вклад в совершенствование знаний учащихся, углубляла понимание связей между величинами, конкретизировала понятия и раскрывала новые их черты, которые не были в достаточной мере выявлены в других видах занятий, учила применению полученных знаний.
Рассмотрим место качественных задач на уроках физики с различными дидактическими целями и премы включения качественных задач в учебный процесс.
Качественные задачи можно использовать в процессе объяснения нового материала, при повторении и обобщении ранее изученного, при выработке умений, навыков, применения знаний на практике, а также при проверке знаний учащихся. Качественные задачи включают в самостоятельные и контрольные работы по физике, а также в домашние задания учащихся [21].
Посредством качественной задачи можно поставить проблему на уроке изучения нового материала.
Перед учеником ставится простая, понятная и привлекательная для него проблема, находя ответ на которую он волей-неволей выполняет и то учебное действие, которое планирует педагог.
Например, изучается понятие давления, оказываемое твердыми телами. Перед началом изложения учащимся предлагается качественая задача.
Задача: По рыхлому снегу человек идет с большим трудом, глубоко
проваливаясь при каждом шаге. Но надев лыжи, он может
идти по снегу, почти не проваливаясь в него. В чем же тут
дело, почему?
Учитель с учащимися обсуждают решение задачи и приходят к выводу, что результат действия силы зависит не только от ее модуля, но и от площади той поверхности, перпендикулярно которой она действует.
Качественную задачу можно использовать и при изучении нового материала.
Хорошо известно, что ничто так не привлекает внимания и не стимулирует работу ума, как удивительное. Учитель находит такой угол зрения, при котором даже обыденное становится удивительным.
Например, на уроке при изучении нового материала решается качественная задача.
Задача: Почему не выливается вода из опрокинутой вверх бутылки,
если горлышко ее погружено в воду?
Или возможен такой вариант, например, изучается понятие давления жидкости в сосудах произвольной формы. На классной доске
зарисовываются сосуды различной формы, которые используются в приборе для демонстрации гидростатического парадокса и ставят перед учащимися вопрос:
С одной или различной силой давит жидкость на дно сосудов?
Обычно учащиеся полагают, что наибольшее давление на дно оказывает жидкость в сосуде б и наименьшее - в сосуде в. Ответ проверяют на опыте и опровергают предположения учащихся. Возникает проблемная ситуация. И в процессе изучения нового материала объясняют, особо подчеркивая, что давление передается от слоя к слою по всем направлениям независимо от формы сосуда. Давление зависит только от высоты и плотности жидкости. При одной и той же высоте оно одинаково во всех трех случаях. Одинакова и сила давления, так как сосуды имеют равную площадь дна.
На основе решения качественных задач, причем их можно использовать, как в текстовой форме, так и в качестве экспериментальной установки, можно проводить закрепление изученных на уроке вопросов.
Например, на закрепление изученных на уроке способов уменьшения и увеличения давления учитель предлагает учащимся решить качественные задачи.
Задачи: Для чего у рюкзака делают широкие лямки?
Зачем для проезда по болотистым местам делают настил из
хвороста, бревен или досок?
Для чего при вытаскивании гвоздей из доски
подкладывают под клещи железную полоску или дощечку?
Качественные задачи используют при формировании умения у школьников применять полученные знания на практике.
Отрабатывается умение применять изученный закон Паскаля для объяснения конкретной ситуации.
Задача: Забавляясь, мальчик выдувает вереницы мыльных пузырей.
Почему мыльные пузыри приобретают форму шара?
На основе решения качественных задач можно проводить повторение и обобщение изученного материала.
При этом желательно подбирать качественные задачи, в которых физические явления и описывающие их закономерности вступают во
взаимосвязи, что позволяет не просто воспроизвести изученное, но и показать его какие-то новые стороны.
Качественные задачи можно использовать для повторения пройденного на уроке материала.
Ученики составляют свои качественные задачи к изученному на уроке материалу. Затем ученики задают свои качественные задачи классу, после этого класс вместе с учителем решает эти задачи. Можно использовать как групповую, индивидуальную, так и коллективную работу над решением задач.
Например, мы с вами выяснили от чего зависит давление , оказываемое твердыми телами. А теперь каждый из вас придумает задачу при решении которой понадобится это умение.
Качественные задачи можно включать в самостоятельные и контрольные работы.
Приведем пример качественных задач:
Задачи: Почему плохо накачанный мяч, полежав на солнце,
“раздулся” так, как будто его подкачивали?
Почему пловец, нырнувший на большую глубину,
испытывает боль в ушах?
Для чего точат стамески, пилы, шило и другие режущие и
колющие инструменты?
Зачем при бороновании плотных почв на бороны кладут
тяжелые предметы?
Что препятствует погружению людей без специальных
приспособлений на большие глубины?
Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах?
У костра можно видеть, как от горящих поленьев с треском
разлетаются искры. Почему отскакивают искры.
Почему стволы огнестрельного оружия изготовляют из особо
прочных сортов стали?
Качественные задачи можно использовать для домашних работ по трем уровням.
Три уровня качественных задач для домашних работ:
- Обязательный минимум ( качественные задачи должны быть абсолютно понятны и посильны для учащихся).
- Тренировочный уровень.
- Творческие качественные задачи (например, можно предложить разработать сборник качественных задач по конкретной теме).
Качественные задачи можно использовать для задания домашнего задания массивом.
Учитель дает несколько задач (например 10), из которых ученик
должен сам выбрать и решить не менее ранее оговоренного минимального объема заданий. Возможен другой вариант, задается большой массив задач сразу в рамках большой изучаемой или повторяемой темы.Например, из 60 задач ученик обязан решить минимум 15,остальные - по желанию.
Качественные творческие задачи можно включать в домашние работы.
Учащиеся получают задание на дом составить кросворд или сканворд по качественным задачам определенного сборника задач по физике.
Качественные задачи можно использовать для проведения, так называемых, нестандартных уроков (урок-соревнование, урок дидактическая игра и т. п.).
Рассмотрим несколько приемов включения качественных задач в урок физики:
Например, при подаче домашнего задания можно предложить ребятам устроить почту (каждому ученику выдаются личные конверты, в которых находятся номера качественных задач, которые необходимо решить дома; при этом номера задач у каждого разные). Или можно таким же образом устроить лотерею, в которой дети сами достают из мешочка номера своих задач.
Также при решении самостоятельной или контрольной работы можно предложить учащемуся такую инструкцию:
Ты решил задачу. У тебя есть еще время:
а) употреби ее по своему усмотрению;
б) займись этой задачей;
в) найди новые способы решения этой задачи.
Мы показали отдельные примеры включения качественных задач в учебный процесс.
Итак, из всего вышесказанного можно сделать вывод, что качественные задачи различных видов можно использовать на любых уроках с различными дидактическими целями.
2.4 Качественные задачи по теме “Давление твердых тел, жидкостей и газов” и их диагностика.
Тема “Давление твердых тел, жидкостей и газов” в курсе физики 7 класса является одной из наиболее интересных для учащихся. Этот интерес обусловлен необычностью, новизной изучаемых явлений, первой встречей их с понятием ”физический закон”, большой связью
изучаемого материала с жизнью, техникой. При изучении данной темы учащиеся получают особенно яркие представления о применении изучаемых явлений и законов на практике.
Интерес к изучению темы стимулируется разнообразием опытов, которые демонстрирует учитель (атмосферное давление, передача давления жидкостям и газам, архимедова сила и т. П.), наблюдениями, которые учащиеся выполняют на уроках, а также разнообразием качественных задач, которые учитель включает в изучение этой темы.
В дипломном исследовании мы провели анкетирование учителей физики во время прохождения студентами 4 курса ФМФ педагогической практики в г. Петрозаводске.
Метод анкетирования - это письменный опрос - разновидность метода опроса, при котором общение и между исследователем и респондентом, являющимся источником необходимой информации, опосредствуется анкетой.
Мы проводили индивидуальное анкетирование, оно не предусматривает общности места и времени при заполнении анкет совокупностью опрашиваемых.
В анкете(см. с.26) использовались открытые вопросы(когда респонденты высказываются в свободной форме) и закрытые вопросы (когда все варианты ответов заранее предусмотрены) [40].
Цель анкетирования: выявить темы 7 класса, по которым учителя больше всего используют качественные задачи.
При анализе данных анкеты мы обнаружили, что больше всего учителя используют качественные задачи при изучении темы “Давление твердых тел, жидкостей и газов”(см. Приложение, табл. 4).