Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
Посмотреть оригинал

МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

5.1. Учебная задача, методы к способы ее решения

Структура учебной задачи и ее решение. Учебная задача является элементом учебной деятельности. Основными компонентами учебной задачи является содержание (предмет, условие и требование) и средства решения (методы и способы). В структуре учебной задачи можно выделить условие (утверждение) и требование (вопрос), или данные и искомые величины.

Под учебной задачей будем понимать объект, в котором в единстве представлены составные элементы (содержание и средства решения), и получение некоторого познавательного результата, возможно при раскрытии отношения между известными и неизвестными элементами задачи.

Решение задачи - это деятельность, состоящая из определенной совокупности действий и операций. В структуре процесса решения задач можно выделить следующие действия:

  • 1) ознакомление с задачей (ориентирование);
  • 2) выделение физической сущности и способа решения (планирование);
  • 3) осуществление решения задачи (исполнение); выделение условия и приступая к решению задачи, следует внимательно изучить содержание, выделить условие и требование задачи.

Задача 1. Баллон объемом К=12 л наполнен азотом при давлении Р ~ 8,0 МПа и температуре /°=17° С . Какая масса азота находится в баллоне ?

В содержании этой задачи имеются утверждение и вопрос. Прочитав ее, выделим данные и искомые величины. Затем выполним кодирование задачи (схематическая запись).

Обратимся к содержанию и краткой записи условия и требования задачи. Для осуществления ее решения необходимо перенести единицы измерения данных физических величин в одну систему СИ.

Способ решения - алгебраический Уравнение Мсндслесва-Клайперона

Отсюда:

Проверим наименование искомой величины Приведем расчет искомой величины

Оценим реальность получения ответа: может ли при данных условиях в баллоне содержаться полученная при решении масса газа азота? Рассуждения приводят к правильности полученного ответа.

Этапы решения задач. Детальное рассмотрение выполненного анализа приведенной выше задачи приводит к выделению в процессе ее решения основных этапов. Весь процесс решения этой задачи можно разбить на одиннадцать этапов. К их числу относятся следующие.

Первый этап - чтение задачи, выделение предмета задачи, данных и искомых величин;

Второй этап - кодирование содержания задачи (краткая запись);

Третий этап - перевод единиц измерения в одну систему СИ;

Четвертый этап - выявление физической сущности, описанной в содержании задачи;

Пятый этап - поиск способа решения;

Шестой этап - запись основных формул или уравнений, необходимых для решения задачи;

Седьмой этап - получение в общем виде выражения для нахождения искомой величины;

Восьмой этап - определение наименования искомой величины;

Девятый этап - вычисление искомой величины;

Десятый этап - оценка реальности полученного результата;

Одиннадцатый этап - запись ответа.

Приведенные этапы решения задачи свидетельствуют о том, что процесс этот является сложным и многоплановым.

Обобщим выделенные этапы решения задачи в основные действия. Первый и второй этапы относятся к ознакомлению с содержанием задачи. Третий, четвертый и пятый - к поиску решения. Шестой, седьмой, восьмой и девятый к осуществлению решения. Десятый и одиннадцатый - к анализу полученного результата.

Приведем в качестве примера задачу и ее решение, выделяя каждый из этапов.

Задача 2._ В баллоне находится масса газа тх= кг при давлении ^,=10 МПа. Какую массу газа Am взяли из баллона, если давление стало равным /*2=2,5 МПа? Температуру газа считать постоянной.

I. Ознакомление с задачей

Предметом задачи является газ некоторой массы т/ в баллоне при определенных условиях (/*/, V, Т). Затем из баллона берут некоторую массу газа Ат Для газа, оставшегося в баллоне, условия изменились (Р2, V, Т).

II. Кодирование содержания задачи

III. Перевод единиц измерения в одну систему СИ

IV. Выяезение физической сущности, описанной в содержании задачи

По условию задачи происходит изменение состояния газа в баллоне. При этом изменяются его параметры: масса и давление. Состояние газа в двух случаях можно описать уравнением Менделсева-Клайперона.

V. Поиск способов решения Масса газа взятого из баллона, равна

где т/ - первоначальная масса газа, - конечная масса газа Для нахождения оставшейся массы газа необходимо записать уравнение состояния газа в двух состояниях. Таким образом, наметили план решения задачи.

VI. Запись основных формуя и уравнений

Для первого состояния газа

для второю состояния

VII. Осуществление решения задачи

Решая совместно уравнения (2) и (3), получим

С учетом выражения (1) имеем

УШ.Проверка наименования искомой величины

IX. Вычисление искомой величины

X. Анализ результата в данной задаче можно опустить.

XI. Запись ответа

Ответ: из баллона взята масса газа Ат = 7,5 кг.

Основные методы и способы решения задач по физике. Процесс решения задачи можно осуществить определенными методами и способами.

Под методом решения задачи следует понимать определенный подход к процессу ее решения.

Способ решения задачи - это система действий и средств для реализации того или иного метода решения задачи.

Среди многообразия способов можно выделить основные: логический, математический и экспериментальный. В свою очередь каждый из них включает в себя несколько разновидностей, например, в математическом способе решения задачи целесообразно выделить арифметический, алгебраический, геометрический и графический.

Выбор конкретных методов и способов решения задачи определяется содержанием задачи. Для успешного овладения умением решать задачи учащемуся необходимо овладеть системой знаний, методов, способов и средств решения.

Овладение основами умения решать задачи учащимися будет более эффективным, если:

  • 1. Задача рассматривается как системный объект, в котором в диалектическом единстве представлены составные элементы (условие и требование), и получение познавательного результата становится возможным при раскрытии отношения между известными и неизвестными элементами задачи.
  • 2. Концепция использования задач в обучении основывается на многоуровневой системе взаимосвязанных и взаимообусловленных методологических, дидактических и методических принципах, и включает в себя дидактическую систему задач и методическую модель обучения решению задач.
  • 3. В основу построения дидактической системы задач положены методологические принципы (целостность, структурность, взаимосвязь, взаимозависимость, иерархичность, многоуровневость, многофункциональность, множественность).
  • 4. В основу построения системы задач положены дидактические принципы (принцип развивающего обучения, научность, связь теории с практикой, доступность, систематичность и последовательность, сознательность, проблем- ность, профессиональная направленность, преемственность обучения и развития).
  • 5. В основу построения дидактической системы задач положены методические принципы (научность сведений, представленных в содержании задачи, преемственность школьного и вузовского подходов к решению задач в предметах естественнонаучного цикла дисциплин, развивающий характер обучения решению задач, систематичность и последовательность в формировании и развитии умения решать задачи, профессиональная направленность содержания задач, проблемность содержания задачи, сознательность и целенаправленность обучения решению задач).
  • 6. Технология использования задач в учебном процессе предполагает построение методики обучения решению задач, включающую в себя содержательную и операционную модели учебной деятельности преподавателя и студентов, практическую проверку действенности разработанной методики и ее неизбежное совершенствование в соответствии с уровнем сформированности знаний и умений студентов, профессиональной направленностью вуза и общим содержательным аспектом образования в современных условиях.
  • 7. Методика обучения решению задач отражает дальнейшее развитие у студентов знаний по теории решения задач, овладение и перенос обобщенного приема решения задач по физике на другие учебные предметы.

Решение задачи представляет собой процесс преобразования объекта, описанного в содержании задачи. Преобразование этого объекта осуществляется определенными методами, способами и средствами. Решение задачи предполагает познание самого процесса преобразования. Оно осуществляется с помощью определенных мыслительных действий и операций, которые могут быть представлены в виде эвристических или алгоритмических предписаний.

Таким образом, решение задачи является сложным процессом мыслительной деятельности человека, направленным на преобразование объекта, на разрешение противоречия между условием и требованием задачи.

Отсюда следует, что решение задачи включает деятельность обучаемого от принятия задачи до обсуждения полученного результата.

Известно два типа структур в описании решения задач: внешняя и внутренняя. Внешняя структура описывает решение задачи через логические схемы, алгоритмические и эвристические предписания, тем самым, определяя последовательность преобразования заданной системы. Использование мыслительных операций предполагает построение внутренней структуры. В различных науках (психологии, общей и частных дидактиках) используют ту или иную структуру в процессе решения задач. Например, психологи для описания решения задач используют мыслительные операции.

Решение задач играет исключительно важную роль в обучении. Эта роль определяется прежде всего тем, что конечные цели обучения предмету сводятся не только к овладению обучаемыми методами и способами решения определенной системы задач, но и тем, что через решение задач происходит освоение предметной действительности. Достижение полноценного результата обучения возможно при условии применения знаний к решению практических задач. При таком подходе решение задач выступает и как цель, и как средство обучения.

Одним из важнейших элементов учебной деятельности учащихся в учебно-воспитательном процессе при изучении физики является решение задач. Этот вид учебной деятельности служит средством формирования и развития мышления; способствует более глубокому и прочному усвоению понятий, законов, теорий, создает условия для осуществления профессиональной ориентации, способствует формированию умений и навыков.

Решение задач выполняет определенные функции в учебно- воспитательном процессе. Учитывая это, учитель, предлагая для решения учащимся ту или иную задачу, должен ясно представлять, основную цель ее решения, ту функцию в обучении и развитии личности, которую должно сыграть решение этой задачи.

Решение любой задачи полифункционально, ибо оно приводит ко многим изменениям в знаниях, структуре деятельности и психике решающего задачу. Среди этих изменений существует главное, ради которого учитель предлагает для решения именно данную задачу. Это главное и надо иметь в виду, говоря о функциях решения физических задач в обучении. Процесс решения некоторых наиболее значимых задач следует завершать обсуждением, цель которого - выяснить, что нового узнали учащиеся в результате произведенного решения, какие особенности задачи и ее решения наиболее важны, что полезно запомнить и т.д.

Основные функции решения задач следующие:

  • а) вводно-мотивационная;
  • б) познавательная;
  • в) развивающая;
  • г) воспитывающая;
  • д) управляющая;
  • е) иллюстративная;
  • ж) контрольно-оценочная.

Следует учитывать, что решение задач способствует:

  • 1) овладению знаниями практического применения изучаемых физических законов и закономерностей;
  • 2) формированию и развитию у учащихся специальных физических умений и навыков;
  • з) формированию и развитию межпредметных и исследовательских умений и навыков;
  • 4) формированию и развитию у учащихся обобщенного умения решать задачи.

Рассмотрим некоторые из приведенных выше функций решения задач.

Вводно-мотивационная функция заключается в том, что решение задач позволяет формировать и развивать внутреннюю мотивацию учебной деятельности. Одним из важнейших внутренних мотивов учебной деятельности является познавательный интерес.

Для развития интереса школьников к изучению физики можно эффективно использовать проблемное обучение, а для создания проблемных ситуаций применять решение задач. С этой целью удобно использовать качественные и экспериментальные задачи, а также задачи с техническим, производственным, производственно-техническим содержанием.

Познавательная функция решения задач состоит в том, что в содержании учебной задачи и в процессе ее решения для обучаемого представлены новые знания. В процессе решения задачи у учащихся формируется умение применять приобретенные знания на практике.

Содержание задачи и ее решение расширяют научно-технический кругозор обучаемого, способствуют реализации политехнического принципа, профессиональной ориентации и мобильности, являются условием установления межпредметных связей.

Развивающая функция задач заключается в формировании и развитии логического мышления, памяти, творческой активности, самостоятельности и сообразительности школьников.

Информация, содержащаяся в задачах, и процесс осуществления их решения носят не только познавательный, но и воспитывающий характер. Так, использование в учебном процессе задач с политехническим, производственнотехническим, историческим, краеведческим, экономическим, экологическим содержанием способствует формированию у студентов мировоззрения, любви к природе, родному краю, нацеливает их на бережное отношение к природным ресурсам.

Управляющая функция решения задач заключается в том, что решение задач, являясь целенаправленным процессом, создаст определенные условия для достижения результатов обучения и воспитания. Управляющий характер решения задач способствует реализации дидактических принципов: направленности обучения, систематичности и последовательности.

Иллюстративная функция решения задач заключается в том, что иллюстрация и конкретизация физических законов и явлений посредством решения задач позволяют углубить знания студентов.

Практическое применение изучаемых физических явлений и законов при решении задач позволяет учащимся глубже осознать их содержание, является одним из способов закрепления знаний и преодоления формальности знаний.

Деятельность учащихся по решению учебных физических задач позволяет формировать и развивать специальные физические умения и навыки.

Важной функцией решения задач является формирование и развитие межпредметных умений (вычислительных, измерения температуры, определения координат положения тел в пространстве, построения и анализа графиков и многих других).

Решение учебных физических задач также способствует формированию и развитию общеучебных умений и способностей учащихся (анализировать явление, выделять существенные стороны явления, находить сходство и различие в ряде явлений и объектов, устанавливать причинно-следственные связи явлений).

Контрольно-оценочная функция решения задач обусловлена тем, что решение задач является простым, удобным и достоверным способом проверки знаний и умений школьников.

Необходимость обучения решению задач связана с существующим противоречием между ожидаемыми и реальными результатами функционирования средних и высших учебных заведений. Это выражается в значительном разрыве между полученными знаниями и их действенностью, с одной стороны, и нарушении преемственности обучения решению задач в школе и вузе, с другой.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы