Педагогические науки/5.Современные методы преподавания.
Вазанков Д.Б., Осика Д.В., Любченко І.В.
Автомобільно-дорожній
інститут донецького вищого навчального закладу Донецького Національного
Технічного Університету, Україна
Диференціальний підхід
до створення методичних матеріалів для практичних робіт зі шкільного курсу
фізики.
1.1 Освітньо-виховальне і професійне значення
розв’язання фізичних задач.
Фізична задача в дещо прихованому вигляді
відображає причинно-наслідкові зв’язки між речами. Для її розв’язання потрібно
ці зв’язки познати та відобразити кількісно. Саме в процесі розкриття
взаємозв’язків явищ можуть формуватися закономірності логічного мислення, як
відображення закономірностей об’єктивної реальності.
Розв’язання фізичних задач є засобом
придбання вміння використовувати науку та навички такого використання, засобом
розвинення і виховання важливих психологічних функцій особистості – її
мислення, волі, характеру.
Розв’язання кожної задачі потребує
подолання певних складностей, пов’язаних з розкриттям причинно-наслідкових та
функціональних зв’язків між явищами та величинами , які їх визначають. Під керівництвом викладача відбувається
випробування логічних схем та процесів мислення, в результаті чого відкидається
показне і відображується суттєве. Відповідно в процесі систематичного
розв’язання задач у корі головного мозку помилкові дії все більше гальмуються,
а логічні побудови, перетворюються в динамічні стереотипи. Дякуючи останнім у
нових задачах людина йде самим коротким і безпомилковим шляхом до вірного
розв’язку. Придбані вміння розв’язувати фізичні задачі та навички цього стають
могутніми важелями в отриманні нових знань.
У процесі розв’язання фізичних задач
одночасно з придбанням умінь та навичок затверджуються вольові та
цілеспрямовані риси характеру. Студент визнає, що розв’язання задачі потребує
зосередженості і повної віддачи сил, що це процес творчий, який призводе до
збагачення пізнань.
Практичні заняття з розв’язання фізичних
задач є ефективним засобом активізації самостійної праці студентів, розвинення
їх творчого мислення. На них під керівництвом викладача фізичні задачі як
проблеми аналізуються і розв’язуються силами студентів усієї групи,
відкидається поверхневе і затверджується те, що треба довести, відбувається розумове змагання індивідів.
Включення фізичних задач у домашнє
завдання є засобом активізації самостійної роботи студентів. Конкретність
змісту задач і наявність відповідей до них для самоконтролю, встановлення
режиму щоденного їх розв’язку і можливість швидкої перевірки завдань викладачем
– все це сприяє організації ритмічної
та невідхильної самостійної роботи студентів над предметом. Адже самостійне
розв’язання потребує повторення теоретичного матеріалу, використання довідкових
відомостей, осмислення закладеної у задачу закономірності, використання
математичних засобів.
Для викладача задачі є одним з найбільш
ефективних способів перевірити, наскільки глибоко студент розуміє предмет, чи
не є його знання тільки накопиченням вивченого напам’ять. Контроль знань
студентів за допомогою фізичних задач має перевагу перед опитуванням - дає можливість перевірити не формальні
знання, а вміння користуватися отриманими
знаннями.
У педагогічному ВНЗ студенти, майбутні
вчителі фізики, повинні научитися керувати пізнавальною діяльністю учнів,
активізувати їх самостійну роботу в процесі вивчення цього предмета. Такий
процес передбачає цілеспрямоване розв’язання учнями фізичних задач на уроках та
дома, участь у фізичних олімпіадах, розв’язання як задач конкурсних, так і з
вступних екзаменів у ВНЗ.
Стикаючись зі складними задачами, учні
звертаються за допомогою до вчителя; вони не пробачають йому безпорадності в їх
рішенні. Тому у педагогічному ВНЗ студенти-фізики повинні научитися глибоко
розуміти та аналізувати будь-які фізичні задачі, придбати навички вірного
розв’язку.
1.2 Методика проведення практичних занять
з розв’язання фізичних задач.
Практичні заняття проводяться слідом за лекціями і в
органічному зв’язку з ними. На лекціях розглядаються основні досягнення науки –
закони, теорії, методи наукового пошуку, детальна ж опрацювання лекційного
матеріалу і придбання уміння його використовувати відбуваються на практичних
заняттях. Добре, якщо практичні заняття проводяться викладачами, які читають
лекції, котрі можуть краще спадкоємність в переробці матеріалу, його дозування,
координувати самостійну роботу студентів. Якщо ці заняття проводе асистент, то
план своєї роботи він повинен узгоджувати з планом роботи викладача, який веде
лекційний курс. При цьому практикуються взаємо відвідування занять, обговорення
методик їх проведення, сумісний аналіз контрольних робіт і т.п.
Проведення практичних занять потребує серйозної
підготовки. До кожного з них необхідно скласти систему питань для повторення
теоретичного матеріалу, відібрати потрібні задачі, наочні засоби, продумати
методику його проведення. Найчастіше застосовується форма поєднання елементів
семінару з розв’язанням задач. У процесі аналізу умови задачі та її розв’язання
студентам задаються теоретичні питання і таким чином розкриваються та
засвоюються поняття, закони теорії, освітлюються зв'язки теорії з практикою.
Будь-які погрішності у знаннях,
виявлені на практичних заняттях, не повинні залишатися без пояснення.
Ефективність практичного заняття в значній мірі
залежить від продуманого підбору задач як за змістом, так і по методах їх розв’язання. При цьому
необхідно дотримуватися певних вимог, зокрема, задачі повинні:
-
бути посильними для студентів і плавно переходити
від простих до складніших;
-
реально відображати фізичні явища і процеси, їх
найважливіше застосування в сучасній практиці, нести в собі важливу наукову і
політехнічну інформацію;
-
ініціювати мислення, відкривати щось нове, чомусь
учити, спростовувати невірні уявлення, застерігати від помилок, тобто
переслідувати певну мету.
Прищеплення навиків
розв’язання задач по фізиці тісно пов'язано із засвоєнням методів і прийомів їх
розв’язання. За логікою думки розрізняють два методи розв’язання задач:
аналітичний і синтетичний. При аналітичному методі увага зосереджується на
шуканій величині задачі, і розв’язання починається з аналізу її зв’язків з
даними в умові і находження формули, закону чи рівняння для кількісного їх
виразу. Якщо в ці вирази увійдуть також інші невідомі величини, то по даним
умови задачі складають допоміжні рівняння або розв’язують допоміжні задачі, які
допомагають знайти або виключити невідомі. В результаті синтезу усього
проробленого визначається шукана величина. Аналітичний метод розв’язку задач
суворо послідовний, не припускає яких-небудь незапланованих дій. У вищий школі
він має переважаюче застосування.
При синтетичному методі
розв’язання увага приділяється не шуканій величині, а тим даним, по яким
можна знайти допоміжні відомості. Так
накопичується необхідна кількість величин, згідно з якими можна визначити шукану.
Інакше кажучи, синтетичний метод спочатку вирішує найближчі питання, а потім –
основне. Найчастіше його використовують
у школі на стадії, коли учні ще не мають необхідного опиту абстрактного
мислення для обхвату задачі загалом і
не мають необхідної математичної підготовки.
Зрозуміло, що елементи
аналізу та синтезу як логічні прийоми мислення нерозривно функціонують в кожній
системі розв’язку задачі, завдяки ним забезпечується її осмислення.
При рішенні кожної фізичної
задачі необхідно виходити з того, що умова відображає дійсні явища,
закономірності прояви яких відомі. Зусилля повинні направлятися на те, щоб
виявити яке саме явище відображає задача, якій закономірності воно підкоряється
і як цією закономірністю треба скористатися для находження розв’язку.
Розв’язання цих питань забезпечується аналітико-синтетичним методом мислення,
який здійснюється по наведеній нижче схемі.
Засвоєння умови задачі включає
і вивчення її тексту, зосередження уваги на даних і їх відношенню до питання
задачі, скорочений запис умови задачі і виявлення невідомого, побудову малюнка,
схеми чи графіка.
Аналіз складу задачі – це відокремлення суттєвих ознак, завдяки яким пізнається розглядуване
в задачі явище чи властивість тіл; закономірність, якою можна скористатися для
надходження розв’язання; з'ясування додаткових умов, які треба прикласти для
отримання однозначного розв’язання.
Складання плану розв’язання
задачі і його реалізація – це найважливіша частина
аналітико-синтетичного метода. В основному план розв’язання задачі обумовлюється
аналітичною послідовністю умовисновків або ж послідовністю складу системи
алгебраїчних рівнянь. В деяких випадках порядок розв’язання задачі диктується
послідовністю процесів, які описуються в задачі, або ж послідовністю доступних
розрахунків допоміжних величин, необхідних для находження шуканої (синтетичний
метод). Все це відноситься до першого етапу розв’язку. На другому етапі
відбувається розв’язання системи рівнянь відносно шуканих величин або ж синтез
даних і додатково відшуканих величин, які забезпечують отримання розв’язання
задачі.
Перевірка відповіді
здійснюється по результату дій над розмірностями одиниць виміру, чисельне
значення відповіді співставляється з реальними величинами оточуючої середи, з
табличними даними або результатом експерименту, відповідь також перевіряється
на відповідність законам фізики.
В самому загальному виді
розрізняють математичні, графічні експериментальні і усні прийоми розв’язання
фізичних задач.
-
дуже широко використовуються математичні прийоми розв’язання.
Для кількісного виразу закономірностей протікання фізичних явищ і їх аналізу
фізики плідно використовують методи алгебри, математичного аналізу, теорії
імовірностей. Математика – це мова фізики.
-
На другому місці по використанню стоять графічні прийоми розв’язання. В
фізиці багато функціональних характеристик процесів виражаються графічно. є
засобом вираження і аналізу результатів наукових досліджень. Мова йде не тільки
про графіки, а й про геометричні та векторні побудови, які застосовуються в різних розділах фізики. Розв’язання
фізичних задач повинно сприяти засвоєнню графічних прийомів у фізиці. Графічні
прийоми у викладанні фізики у школі сприяють підвищенню рівня загальної та
політехнічної освіти учнів.
-
Важливу роль у формуванні знань у студентів відіграють
задачі, які потребують проведення досліду, виміру чи спостереження. В додаток
до лабораторних занять дослідні прийоми розв’язання збагачують їх досвід у
вивченні фізичних явищ, розвивають спостережливість, допитливість і
конструкторські здібності.
-
Усні прийоми розв’язання задач. Ними користуються частково при рішенні задач на розрахунки і
обов’язково при рішенні якісних задач-питань. Звільнені від сенсорно-моторних
вправ, усні прийоми розв’язання фізичних задач відносяться до найбільш активних
розумових процесів. Вони сприяють більш глибокому проникненню в сутність
фізичних явищ, а також розвитку логічного мислення студентів. Завдяки усним
прийомам краще засвоюються правила приблизних обчислень і оперуванням порядком
величини, фізичні константи і розмірності одиниць виміру.
1.3
Вимоги до змісту фізичних задач
Розв’язання
задач є одним з найважливіших етапів роботи в системі навчання фізики. Задачі є
інструментом формування фізичних понять, розвитку мислення учнів, їхньої
самостійності, засобом контролю якості і глибини засвоєння навчальної
інформації і т. п.
Фізична
задача – це ситуація, що жадає від учня розумових і практичних дій, що
ґрунтуються на знанні їм законів фізики і спрямована на закріплення,
поглиблення і розвиток цих знань, на формування умінь, застосуванні їх на
практиці, а також на розвиток наукового мислення. Наукове мислення – це уміння
аналізувати явища і процеси, знаходити в них загальні властивості і
відмінності, установлювати причинно-наслідкові зв’язки, відшукувати
функціональні залежності, зрівнювати факти з теоретичними передумовами.
Навчити учнів вирішувати задачі – одна з
найтяжчих задач фізики. Аналіз успішності учнів з фізики показує, що між
теоретичними знаннями і практичними уміннями і навичками учнів існує визначений
розрив, зокрема між теоретичними знаннями й умінням розв’язувати фізичні
задачі. Це обумовлено тим, що основними причинами, що заважають ефективно
працювати над задачами є:
-
недостатнє засвоєння
фізичних понять, слабкі знання про фізичні величини, способи й одиниці їхнього
виміру;
-
невміння аналізувати
задачу, проникати в її суть, орієнтуватися в ситуаціях, про які йде мова в
задачі;
-
відсутність аналізу
розв’язання задачі, необхідного для того, щоб виділити істотне в структурі
розв’язання, а також інформацію, потрібну для розв’язання інших задач;
-
незнання загальних
методів і способів розв’язання задач, що допомагають визначити операції,
послідовність виконання яких приводить до вірного розв’язку;
-
недостатня математична
підготовка, що затрудняє проведення обчислювальних операцій і алгебраїчних
перетворень.
Отже, вчителя ще мало приділяють увагу
з’ясуванню функцій визначених типів і кожної конкретної задачі, їхнього місця в
навчанні, недостатньо керують розумовою діяльністю учнів у процесі розв’язання
задач, не практикують системне застосування фізичних задач.
З
теорії поетапного формування розумових дій відомо, що нову навчальну інформацію
учні засвоюють поетапно. Очевидно, що кожному етапові засвоєння відповідає
визначений вид навчальної діяльності, тому вчителі повинні знати, які типи
задач варто вирішувати з учнями на різних етапах засвоєння навчального
матеріалу, щоб реалізувати основні функції навчання.
До різних видів навчальної діяльності варто
підбирати відповідні типи задач. Важливо, щоб на уроці вирішувалися задачі, що
відрізняються основним способом розв’язання, способом завдання умови, змістом
і. т.п. Це дає можливість активізувати пізнавальну діяльність учнів у процесі
розв’язання задач. Тому до уроку розв’язку задач варто підбирати якісні,
розрахункові, графічні, експериментальні, творчі задачі в їхній органічній
єдності. Це дає можливість поступово ускладнювати зв'язок між величинами і поняттями, що
характеризують процеси або явища, що описуються в задачах. Правильний добір
задач робить урок змістовним і цікавим. Застосування
задач-питань в учбовому процесі сприяє зростанню якості знань студентів.
Задачі-питання використовуються для різноманіття завдань як на початку
практичного заняття, так і в проміжках між задачами на обчислення з метою
повторення і висвітлення фізичної суті
закономірності, що розглядається.
Крім того, вчитель повинен використовувати
ряд засобів і прийомів для активізації пізнавальної діяльності учнів на всіх
етапах роботи над задачами. До них можна віднести: висування гіпотез і пропозицій,
що спрямовані на пошуки способів
розв’язання задачі, створення атмосфери дискусії в класі; указівки на практичне
значення задач; використання фрагментів телевізійних передач, кіно фрагментів,
діапозитивів, фотографій, малюнків, графіків, схем, креслень, приладів і
установок і т.п.; аналіз спостережень, експериментальних задач; використання
науково-популярної, довідкової і художньої літератури.
1.4 Критерії вибору задач
У методиці фізики по рівнях
складності задачі поділяють як правило, на:
-
прості;
-
типові (середньої
складності);
-
ускладнені;
-
творчі.
Прості задачі – для розв’язання яких необхідно виконати 1-2 дії.
Задачі середнього рівня складності мають більше логічних кроків, або дій.
Ускладнені задачі мають визначений елемент ускладнення: більш широке
використання математичного апарата, об’єднання декількох типів задач в одній і
т.п.
Складність задачі ми визначали
виходячи з критеріїв оцінювання навчальних досягнень учнів у системі загальної
середньої освіти, розроблених для виконання рішення колегії Міністерства освіти
і науки України від 17.08.2000 р., загального наказу Міністерства освіти і
науки України і Академії педагогічних наук України «Про впровадження 12-бальної
шкали оцінювання навчальних досягнень учнів у системі загальної середньої
освіти» № 428/48 від 04.09.2000 р. з метою гуманізації освіти, методологічної
переорієнтації навчання з інформативної форми на розвиток особистості людини,
упровадження особисто-орієнтованого підходу до навчання і підвищення якості й
об’єктивності оцінювання.
Згідно з цими критеріями
складність задачі залежить від кількості правильних, послідовних, логічних
кроків і операцій, що здійснює учень.
Такими кроками можна вважати:
-
здатність
усвідомити умову задачі;
-
накреслити схему
або малюнок (при необхідності);
-
записати умову
задачі в скороченому вигляді;
-
зробити
зауваження про те, від чого абстрагуються в даній задачі;
-
виявити, яких
даних не вистачає в задачі і знайти їх у таблицях або довідниках;
-
при необхідності
виразити всі необхідні для розв’язання величини в одиницях СІ;
-
скласти (у
простих випадках обрати) формулу для обчислення шуканої величини;
-
перевірити
справедливість формули по одиницях виміру фізичних величин;
-
виконати
математичні дії та операції;
-
оцінити
отриманий результат та його реальність.
Складність також залежить від
раціонального способу її розв’язання, а також типу задачі (з однієї теми або
комбінованих, типових або нестандартних).
У ході роботи була запропонована
система рівневих задач розділених по рівнях складності на три групи:
1 рівень – прості тренувальні
задачі;
2 рівень – задачі середньої
складності;
3 рівень – складні і творчі
задачі.
Задачі 1 та 2 рівня складності
використовувалися при перевірці засвоєних знань у контрольних роботах
(оглядовій, тематичних, підсумкових). Для аудиторних занять використовувалися
задачі 2 та 3 рівня складності. Для самостійної роботи студентів
запропоновувалися завдання всіх рівнів складності. Все це повинно сприяти: 1)
наявності в більшості учнів стійкого інтересу до предмету; 2) використанню
цього інтересу для досягнення цілей навчання, розвитку і виховання; 3)
створенню сприятливих умов для максимального розвитку умінь і навичок
талановитих студентів; 4) усуненню перевантаження учнів.
ЛІТЕРАТУРА:
1.
Баканина Л.П. и
др. Сборник задач по физике. Изд. 3-е. М., «Наука», 1975.
2. Балаш В.А. Задачи по физике и методы их
решения. Изд. 3-е, перераб. и испр. М ., «Просвещение», 1974.
3.
Бендриков Г.А., Буховцев Б.Б, Керженцев В.В., Мякишев Г.Я. Задачи по физике для
поступающих в вузы. – М., 1984.
4. Бугаёв А.И. Методика
преподавания физики в средней школе: Теоретические основы: Учеб. пособие для
студентов пед. ин-тов по физ-мат. спец. М ., «Просвещение», 1981.
5. Бугайов О.І. Концепція фізичної
освіти у 12-річній загальноосвітній школі (проект) // Фізика та астрономія в
школі. – 2001.
6. Бутиков Е.И., Быков А.А.,
Кондратьев А.С. Физика в задачах. Учебное пособие. Л., 1974.
7. Бушок Г.Ф. Дидактические основы
преподавания физики в педвузах. – К., «Вища школа», 1978.
8. Бушок Г.Ф., Венгер Е.Ф.
Методика преподавания общей физики в высшей школе. – К., «Наукова думка»,
2000г.
Варикаш В.М., Цедрик М.С.
Избранные задачи по физике с решениями. Изд. 3-е, стереотип. Минск. «Вышэйшая школа»,
1967.
10. Вачугова Л.И., Зорина
О.В., Шилова Р.Я. Задачи по физике для
поступающих в вузы. Казань, Таткнигоиздат, 1971.
11. Вершинина Л.А. Оригинальные
задачи на базе интересных фактов. // Физика, 2000.
12. Вознюк С., Коршак Є.В. Етапи
розв’язання фізичних задач // Фізика та астрономія в школі. – 1998.