ГЛАВА 1. ВИДЫ ЗАДАЧ И ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ИХ РЕШЕНИЯ

1. Задачи как средство обучения и воспитания учащихся на занятиях по физике

Физической задачей в учебной практике обычно называют небольшую проблему, которая в общем случае решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики. По существу на занятиях по физике каждый вопрос, возникший в связи с изучением учебного материала, является для учащихся задачей. Активное целенаправленное мышление «всегда есть решение задач» в широком понимании этого слова. В методической же и учебной литературе под задачами обычно понимают целесообразно подобранные упражнения, главное назначение которых заключается в изучении физических явлений, формировании понятий, развитии физического мышления учащихся и привитии им умений применять свои знания на практике. Решение задач преследует и многие другие цели: воспитание учащихся, контроль и учет знаний, умений и навыков и т. д.

С сущностью физических явлений учащихся знакомят различными методами: путем рассказа, демонстрации опытов, постановки лабораторных работ, проведения экскурсий и т. д. При этом активность учащихся, а следовательно, глубина и прочность их знаний будут наибольшими тогда, когда создается «проблемная ситуация». В ряде случаев ей может быть придана форма задачи, в процессе решения которой ученик «переоткрывает» для себя физическую закономерность, а не получает ее в готовом виде. В этом случае задача выступает как средство изучения физического явления. С этой целью можно использовать качественные, расчетные, экспериментальные и другие задачи (№ 116, 208, 399 и др.).

Опираясь на имеющиеся у учащихся знания, в процессе решения задач можно подвергать анализу изучаемые физические явления, формировать понятия о физических явлениях и величинах.

Рис. 1

При решении экспериментальных задач учащимся можно дать некоторое понятие о физическом эксперименте как методе исследования явлений природы, основу которого составляют измерения и математические исследования функциональной зависимости между физическими величинами.

Например, уже VI классе могут быть решены следующие задачи:

1(э). Проградуируйте пружину и выразите формулой зависимость ее удлинения от величины приложенной силы.

2(э). Используя модель гидравлического пресса (рис. 1), установите связь между высотой поднятия поршней и величинами их площадей.

Интересный опыт по обучению учащихся составлению эмпирических формул описан Б. Р. Андрусенко [50].

Задачи имеют также большое значение для политехнического обучения учащихся. В них могут содержаться сведения о промышленном и сельскохозяйственном производстве, транспорте, связи, современной технике и т. д. Такие задачи являются одним из доступных для учащихся средств связи теории с практикой, обучения с жизнью.

Задачи с техническим содержанием должны удовлетворять следующим основным требованиям.

Содержание задачи должно быть тесно связано с изучаемым программным материалом. Рассматриваемый технический объект или явление, как правило, должны иметь широкое применение в народном хозяйстве. В задаче должны быть использованы реальные данные о машинах, процессах и т. д. и поставлены такие вопросы, которые действительно встречаются на практике. Технические задачи не только по содержанию, но и по форме должны возможно ближе подходить к условиям, встречающимся в жизни, где в задачах «ничего не дано», а необходимые данные приходится находить по схемам, чертежам, брать из справочной литературы или из опыта. Приведем примеры задач с техническим содержанием.

3. Определить количество оборотов шпинделя токарного станка, если скорость резания 80 м/мин, а диаметр обрабатываемой детали 40 мм.

В этой задаче имеются все необходимые данные, и нужно только произвести расчеты.

4. Подобрать провод для подводки тока к электродвигателю.

Для решения этой задачи необходимо по паспортным данным определить мощность и к.п.д. двигателя, узнать напряжение на щите, длину проводов и допустимое падение напряжения на них.

Наряду с задачами производственного содержания для связи обучения с жизнью большое значение имеют задачи о физических явлениях в быту. Они помогают видеть физику «вокруг нас», воспитывают у учащихся наблюдательность.

Примерами таких задач могут быть следующие:

5. Рассчитать стоимость электроэнергии, которая потребляется вашей стиральной машиной за 3 ч.

6. Какой минимальной высоты должно быть вертикально установленное зеркало, чтобы можно было видеть себя в нем в полный рост? Как его надо расположить?

В целях политехнического обучения задачи важны также как средство формирования ряда практических навыков и умений. В процессе решения задач учащиеся приобретают умения и навыки применять свои знания для анализа различных физических явлений в природе, технике и быту; выполнять чертежи, рисунки, графики; производить расчеты; пользоваться справочной литературой; употреблять при решении экспериментальных задач приборы и инструменты и т. д. Особенно полезны в этом отношении задачи, для решения которых используется трудовой и жизненный опыт учащихся, наблюдения, выполняемые ими во время экскурсий, при работе в школьных мастерских, а также в быту.

Учащимся сельских школ могут задаваться, например, такие задачи.

7. Начертите схему гидравлического подъемника трактора. Узнайте давление в гидросистеме, измерьте диаметр поршня подъемника и определите величину максимального усилия, развиваемого подъемником.

8. Пронаблюдайте выпадение росы. Отметьте температуру воздуха при заходе солнца и в момент выпадения росы. В каких местах роса бывает обильнее? Почему?

Большое количество примеров для составления задач на материале физических опытов и наблюдений в домашних условиях учитель найдет в книге С. Ф. Покровского [133].

Решение задач имеет и большое воспитательное значение. С помощью задач можно познакомить учащихся с возникновением новых прогрессивных идей и взглядов (№ 515—517), с открытиями отечественных ученых (№ 636, 797), обратить их внимание на достижения советской науки и техники. Интересны в этом отношении задачи с данными о полетах первых в мире советских космических кораблей, о гигантских электростанциях на наших реках, о новых технических изобретениях и т. д. Чувство законной гордости вызовет у учащихся материал следующих задач:

9. Мощность двигателей космического корабля «Восток-1» составляла 20 млн. л. с. Какое количество «Днепрогэсов» могло бы развить такую же мощность?

10. Советская космическая ракета «Мечта» стала первой искусственной планетой солнечной системы, удаленной от Солнца

в среднем на 170 млн. км. Определить период ее обращения вокруг Солнца [38, № 256].

Воспитательное воздействие задач заключается также в том, что они являются действенным средством воспитания трудолюбия, настойчивости, воли и характера учащихся. Решение задач — нелегкий труд, требующий большого напряжения сил, он может нести с собой и творческую радость успехов, любовь к предмету и горечь разочарований, неверие в свои силы, потерю интереса к физике. Решение задач — чуткий барометр, по которому учитель может постоянно следить за успехами и настроением учеников и эффективностью своей учебно-воспитательной работы.