К методике формирования и развития мыслительной деятельности школьников посредством устных решений учебных физических задач

А.Н. Малинин, В.Е. Юркова

Липецкий государственный педагогический университет

Как правило, решения учебных физических задач выполняются письменно. Обычно делаются соответствующие рисунки, вводятся символы тех или иных величин, записываются значения данных из них, фиксируется, какую величину необходимо определить (см. методические пособия [1,2] и др.).

Основной целью решения задачи здесь служит нахождение ответа на поставленный в ней вопрос. Поэтому учащиеся пытаются вспомнить формулы, в которые входят данные и искомая величины, стремясь свести решение физической задачи к оперированию математическими соотношениями (в широко сейчас распространенных решебниках так и поступают – решение представляется только набором формул и выкладок, без единого словесного пояснения: см., например, [3]).

К сожалению многие учителя по ряду причин (в частности с целью экономии учебного времени) «культивируют» именно такой подход, причем стараются ограничиться задачами-упражнениями в 1-2 действия. В лучшем случае, следуя известным методическим рекомендациям (см., например, [1], [2] и др.), до решения задачи ставятся сначала вопросы о плане действий, основываясь на данных задачи и соответствующих формулах. Конечно, подобная формально-алгоритмическая методика вряд ли может способствовать более глубокому пониманию изучаемых физических законов.

Но главное, на наш взгляд, заключается не в этом. Не отрицая полностью необходимость использования на начальном этапе изучения того или иного физического явления и соответствующего физического закона (вместе с его формально-математическим выражением) задач-упражнений той или иной сложности, полагаем, что функции решения учебных физических задач значительно шире, и одной из основных служит развитие на материале учебной задачи способности к мыслительной деятельности школьников. Реализация этой функции непосредственно направлена на достижение одной из главных дидактических целей общего образования по физике [4, с.53]. Если школьники, решая задачи, научатся размышлять, то приобретенные ими навыки и умения мыслительной деятельности окажутся решающими факторами успешности как их дальнейшего обучения в вузе (любой специальности), так и в выполнении различного рода общественных работ.

Цель статьи – предложить, обосновать и продемонстрировать способ решения ряда учебных физических задач, основанный на устных мыслительных действиях (от начальной стадии решения до его завершения), т.е. без записи формул, апеллируя к качественной стороне физических законов и применяя ряд последовательных мыслительных операций, связанных с анализом физических ситуаций задач.

Конечно, для устных решений подбираются специальные задачи, решения которых допускает проведение достаточно простых качественных рассуждений с минимальными математическими средствами.

Устное решение задачи вызывает определенное умственное напряжение, фокусирующее мысль на качественный анализ физической ситуации. В итоге находится основная идея решения, определяющая план действий, выполняемых в уме. Обычно такая идея оказывается содержательно простой, что и позволяет осуществить решение задачи устно.

После устного решения задачи учащимся далее предлагается оформить кратко это решение письменно, т.к. письменное выражение текстом мыслительных действий способствует окончательной их четкой формулировке и осознанию основной идеи решения задачи.

При устном решении задачи и его последующем кратком письменном оформлении учащимся рекомендуется следовать некоторому логико-словесному трафарету – оперировать выражениями: «так как по условию задачи …, то…», «поскольку…, значит …», «ввиду того, что …, заключаем …» «отсюда следует …», «согласно закону …, поэтому …» и т.п.

В качестве примеров приведем следующие задачи, допускающие простое устное решение, и его последующее письменное оформление.

Задача 1

Тело начинает движение из точки А. Сначала тело движется в течение времени равноускоренно, а затем с тем же по модулю ускорением равнозамедленно. Через какое время от начала движения тело вернется в точку А?

Решение

Ясно, что до точки остановки (из-за симметрии равноускоренного и равнозамедленного движений с одинаковым модулем ускорения) тело затратит время , а его путь составит (где – ускорение тела). Обратно тот же путь с таким же ускорением тело пройдет за время t, определяемое равенством . Таким образом, . Тогда все время на пути туда-обратно .

Задача 2

Спортсмены бегут друг за другом цепочкой длиной 30 м с одинаковой скоростью. Навстречу им бежит тренер с вдвое меньшей скоростью. Каждый спортсмен, поравнявшись с тренером, мгновенно поворачивает и бежит назад с прежней скоростью. Какова будет длина цепочки спортсменов, когда все они повернут?

Решение

Решаем задачу в системе отсчета тренера. Если его скорость относительно дороги , то спортсменов – . Значит по отношению к тренеру бегущие ему навстречу спортсмены движутся со скоростью . Поэтому после встречи с первым последний спортсмен окажется рядом с тренером спустя время . За это время первый встреченный спортсмен удалится от тренера со скоростью на расстояние м. Таким образом, 10 м будет равна длина цепочки спортсменов, бегущих в обратном направлении.

Задача 3

Жонглер бросает мячи вертикально вверх с одинаковыми начальными скоростями и через одинаковые промежутки времени так, что первый возвращается к нему в тот момент, когда бросается пятый мяч. Какова длительность полета мяча, если известно, что в момент бросания четвертого мяча расстояние между вторым и третьим мячами равно S? Ускорение свободного падения g. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Решение

Обозначим промежуток времени между бросаниями мячей символом . Так как закон движения всех шариков одинаков, то сохраняется при их движении. Ясно, что время движения первого мяча составляет (таким оно будет у каждого мяча). Значит времени мяч движется вверх и времени – вниз. В момент бросания четвертого мяча второй мяч уже двигался время и поэтому он находился в наивысшей точке. Третий мяч в этот момент был ниже второго на расстояние S, которое преодолевается за время . Значит Отсюда следует: . Поэтому искомое время составит .

Формирование и развитие мыслительной деятельности школьников посредством устных решений учебных физических задач осуществляется учителем. Он рассуждает вместе с учащимися, последовательно ставя качественные вопросы, не оперируя без необходимости формулами, стремясь к тому, чтобы учащиеся мысленно представляли особенности и этапы физических процессов, заданных в условии задачи. Регулярная подобная тренировка учащихся завершается их классными и домашними самостоятельными работами.

Подобный опыт работы в МБОУ СОШ №46 г. Липецка свидетельствует о том, что он дает положительные результаты – действительно развивается способность учащихся качественно и логически последовательно рассуждать при анализе различных физических ситуаций, предлагаемых в задачах.

Литература

Балаш, В.А. Задачи по физике и методы их решения / В.А. Балаш. – М.: Просвещение, 1983. – 434с.
Каменецкий, С.Е. Методика решения задач по физике в средней школе: Пособие для учителей / С.Е. Каменецкий, В.П. Орехов. – М.: Просвещение, 1987. – 336с.
Панов, Н.А. Домашняя работа по физике за 10-11 классы к задачнику А.П. Рымкевича / Н.А. Панов, С.А. Шабунин. – М.: Изд-во «Экзамен», 2009. – 317с.
Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы /С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская и др.; под ред. С.Е. Каменецкого и Н.С. Пурышевой. – М.: Издательский центр «Академия», 2000. – 368с.