Одним из эффективных средств формирования у учащихся теоретических знаний и развития у них практических умений являются физические задачи с практическим содержанием.
Под физической задачей понимаем небольшую проблему, которая решается на основе методов физики, с использованием в процессе решения логических умозаключений, физического эксперимента и математических действий [1]. Согласно [2, с.9] «физическая задача – это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике, умениями применять их на практике и развитие мышления».
В научно-методической литературе не приводится определения физической задачи с практическим содержанием. Под физической задачей с практическим содержанием будем понимать задачу, направленную на выявление физической сущности объектов природы, производства и быта, с которыми человек взаимодействует в процессе своей практической деятельности.
Данное определение отражает особенности содержания и процесса решения задач с практическим содержанием и их отличие от других видов физических задач.
Понятие «задача с практическим содержанием» близко по смыслу к понятиям «задача с политехническим содержанием» и «задача с производственно-техническим содержанием». Вместе с тем каждый из названных типов задач выполняет в учебном процессе свои специфические функции. Для выявления специфических функций задач с практическим содержанием необходимо произвести дифференциацию рассматриваемых понятий.
В методической литературе приводятся следующие определения понятий «задача с политехническим содержанием» и «задача с производственно-техническим содержанием»:
Задача с политехническим содержанием – это задача, содержащая материал о технике, промышленном и сельскохозяйственном производстве, транспорте и связи [3].
Задача с производственно-техническим содержанием – это задача, в которой обеспечивается в органическом единстве решение физических, технических и производственных вопросов; содержанием такой задачи является физическое явление или закон, положенные в основу действия механизмов и машин современной техники или технологии промышленных процессов [4].
Задача с производственно-техническим содержанием – это задача, в процессе решения которой предполагается выявление физической сущности технических объектов и технологических процессов, их взаимосвязи и взаимодействия [5].
Определение места задач с практическим содержанием в процессе обучения физике обусловливает необходимость выделения функций, которые они выполняют в учебном процессе.
Задачи с практическим содержанием выполняют в учебном процессе следующие функции: обучающую, развивающую, воспитательную, побуждающую, прогностическую, интегративную, контролирующую и мотивационную.
Отметим, что указанные функции имеют общий характер и присущи всем физическим задачам. Для их конкретизации применительно к задачам с практическим содержанием представляется необходимым выделить цели, достижению которых будет способствовать решение практических задач в процессе выполнения каждой из названных функций.
Обучающая функция задач с практическим содержанием заключается в том, что решение таких задач способствует конкретизации и систематизации имеющихся у учащихся знаний; построению новых систем знаний, в том числе о главных отраслях производства и основных направлениях развития промышленности, о применении физических законов в повседневной жизнедеятельности человека и др.; углубленному усвоению физических закономерностей; обогащению содержания и объема понятий; формированию технических и политехнических понятий; установлению связей между различными понятиями; усвоению формулировок законов и определений понятий; сознательному усвоению учащимися программного материала; формированию у учащихся видов деятельности, связанных с применением знаний в конкретных жизненных ситуациях, и опыта практической деятельности.
Большими возможностями обладают задачи с практическим содержанием для развития учащихся. В процессе решения задач происходит формирование у школьников приемов мыслительной деятельности; развитие научно-технического, логического и образного мышления; формирование и развитие исследовательских, творческих, познавательных, коммуникативных, рефлексивных, практических и др. умений; формирование мировоззрения; расширение кругозора учащихся.
Решение задач с практическим содержанием имеет огромное воспитательное значение, поскольку способствует формированию у школьников личностных качеств, таких как воля, настойчивость, инициатива, сообразительность, усидчивость, самостоятельность и др.; экономическому, экологическому и трудовому воспитанию школьников в условиях научно-технического прогресса; формированию гражданской позиции, чувства патриотизма и гордости за свою страну; позволяет осуществить профессиональную ориентацию школьников.
Побуждающая функция состоит в том, что задачи с практическим содержанием являются средством активизации внимания и развития познавательного интереса к изучаемому материалу. Решение практических задач проблемного характера способствует возникновению у ученика личной заинтересованности в получении ответа на вопрос задачи, включению школьников в познавательный поиск.
Решение задач с практическим содержанием создает условия для прогнозирования результатов и возможных последствий практического взаимодействия человека с объектами природы, производства, быта; способствует выработке стратегии поведения человека в различных чрезвычайных ситуациях и его действий по обеспечению собственной безопасности при осуществлении практической деятельности; в конечном счете, обеспечивает формирование у учащихся готовности к выполнению практической деятельности – в этом состоит прогностическая функция задач с практическим содержанием.
В процессе решения задач с практическим содержанием раскрывается единство знаний в теоретическом и практическом аспектах (приобретаемые знания и умения являются базой для формирования личного жизненного опыта учащихся), обеспечивается интеграция и взаимосвязь знаний из разных областей науки и практики.
Задачи с практическим содержанием позволяют осуществлять на их основе контроль знаний и умений школьников, устанавливать обратную связь между заданным уровнем усвоения теоретических знаний и развития практических умений и реальным, определяющим уровень готовности школьников к осуществлению практической деятельности.
Мотивационная функция задач с практическим содержанием проявляется в том, что их решение способствует осознанию учащимися важности роли физических знаний и практических умений в жизни человека и необходимости овладения знаниями и умениями для качественного выполнения любой деятельности.
Отметим, что одна и та же задача может одновременно выполнять в учебном процессе несколько функций. Например, решение задачи «Объясните принцип действия электромагнитного реле. В каких целях используются электромагнитные реле? В чем заключается их преимущество для управления цепью большой мощности?» способствует достижению следующих целей обучения:
§ формированию технических понятий, таких как «электромагнит», «якорь», «электродвигатель», «контакты рабочей цепи» и т.п. (обучающая функция);
§ расширению политехнического кругозора учащихся (развивающая функция);
§ созданию условий для профориентации (воспитательная функция);
§ активизации внимания и развитию познавательного интереса (побуждающая функция);
§ знакомству с использованием физических знаний в технике и производстве, обеспечению единства теоретического и практического аспектов обучения (интегративная функция);
§ осознанию важной роли физических знаний в будущей профессиональной деятельности (мотивационная функция).
Для достижения целей обучения физике на основе использования задач с практическим содержанием при подборе таких задач необходимо руководствоваться определенными правилами, основными из которых являются:
1) возможность использования каждой задачи для одновременного формирования на ее основе теоретических знаний и практических умений; его сущность заключается в том, что задачи с практическим содержанием выступают в процессе обучения физике и средством формирования теоретических знаний, и средством развития у учащихся практических умений. Эффективность использования конкретной задачи тем выше, чем большее количество учебных элементов (знаний и умений) формируется у школьника в процессе ее решения.
2)оперативное использование результатов решения задач в процессе жизнедеятельности человека; обучение тесно связано с жизнью и вне ее не осуществляется. В процессе обучения происходит постоянная ориентация изучаемого материала на его использование в процессе жизнедеятельности человека. Задачи с практическим содержанием, являясь одним из основных средств обучения, способствуют формированию у школьников совокупности знаний и умений, которые могут быть непосредственно использованы ребенком в его практической деятельности.
3)потенциальная возможность использования результатов решения задач в дальнейшей практической деятельности; реализация этого правила предполагает использование задач с практическим содержанием для формирования у школьников готовности к применению приобретаемых знаний и умений в дальнейшей практической деятельности.
4)доступность задачного материала; необходимость учета данного правила при подборе задач обусловлена особенностями развития учащихся: уровнем сформированности у них учебных умений, усвоения знаний, характером жизненного опыта. Подбор задачного материала с учетом принципа доступности должен осуществляться таким образом, чтобы учащиеся в процессе решения задач не испытывали интеллектуальных и моральных перегрузок. Непосильный для данного возраста и уровня подготовленности учащихся учебный материал вызывает их быстрое утомление, снижение мотивационного настроя на учение, как следствие этого падает работоспособность школьников. Но и излишнее упрощение задачного материала приводит к падению интереса школьников к учению, искусственно тормозится развитие учащихся.
5)дифференциация и индивидуализация; его сущность заключается в адаптации задачного материала к уровню знаний, умений, мыслительных действий каждого школьника, к характерным для него особенностям процесса усвоения, к устойчивым характеристикам его личности. Реализация этого принципа предполагает создание условий для продвижения каждого ученика по индивидуальному маршруту из зоны актуального развития в зону ближайшего развития. Рассматриваемый принцип предусматривает включение в комплекс задач, в процессе решения которых обеспечивается и достижение учащимися обязательного минимума знаний и умений, и овладение элементами знаний, выходящими за рамки школьной программы. В связи с этим, включаемые в комплекс задачи должны различаться по уровню сложности и набору учебных и познавательных умений, формируемых в процессе их решения.
6) наглядность; важнейшим средством обучения является наглядность. Это связано с особенностями человеческого мышления и способов освоения мира объективной реальности: человек мыслит одновременно понятиями и образами. Создание комплекса задач с учетом принципа наглядности позволит развить внимание учащихся, повысить эффективность обучения за счет привлечения органов чувств к восприятию и переработке учебного материала. При разработке комплекса задач с практическим содержанием можно использовать различные средства наглядности: натуральные технические объекты, действующие приборы и модели, самодельные приборы и установки, бытовые приборы и принадлежности, таблицы и кодограммы технических объектов и др. Использование наглядности способствует переходу ученика к очередной ступени его развития, стимулирует переход от конкретно-образного и наглядно-действенного мышления к абстрактному, словесно-логическому.
Приведем примеры задач с практическим содержанием:
1) Что может случиться с проводом, если сила тока превысит допустимую норму? Как избежать негативных последствий?
2) Комнату размером 5
63 м обогревает электрический камин мощностью 2 кВт. За сколько времени температура в комнате повысится от 10 до 18˚С? Удельная теплоемкость воздуха 103 Дж/(кг·˚С), его плотность 1,3 кг/м3.
3) Имеются две одинаковые электрические лампочки. К одной из них от батарейки карманного фонарика подведены железные провода, а к другой – медные (провода имеют одинаковую длину и площадь поперечного сечения). У какой лампочки будет ярче светиться нить накала? Полученный ответ проверьте экспериментально.
4) В квартире имеются две электролампы по 60 Вт и одна на 40 Вт. Каждую из них включают на 4 ч в сутки. Определите стоимость израсходованной за месяц электроэнергии при тарифе 6 коп за 1кВт×ч.
Литература
1. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е.Каменецкий, Н. С.Пурышева, Н.Е. Важеевская и др.; Под ред. С.Е.Каменецкого, Н.С. Пурышевой. – М.: Издательский центр “Академия”, 2000.– 368 с.
2. Тулькибаева Н.Н. Методические основы обучения учащихся решению задач по физике: Дис. ... док. пед. наук. – Челябинск, 1990. – 467 с.
3. Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе: Кн. для учителя. – 3-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1987. – 336 с
4. Усова А.В. Практикум по решению физических задач: Для студентов физ.-мат. фак./ А.В. Усова, Н.Н. Тулькибаева. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2001. – 206 с.
5. Бухарова Г.Д. Задачи с производственно-техническим содержанием как одно из средств реализации политехнического принципа при обучении физике: Дис…канд. пед. наук. / Челяб. гос. пед. ин-т. – Челябинск, 1987. – 217 с.
