Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: III Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 23 мая 2012 г.)

Наука: Педагогика

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Васильцова А.А. РАЗВИТИЕ МЫСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ХОДЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. III междунар. студ. науч.-практ. конф. № 3. URL: https://sibac.info//sites/default/files/conf/file/stud_3_3.pdf (дата обращения: 29.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

РАЗВИТИЕ МЫСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ХОДЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ

Васильцова Анна Александровна

студентка 4 курса, кафедра физики и математики, информатики филиал БГУ, г. Новозыбков

E-mail: vasiltsova.anna@yandex.ru

Белоус Наталья Николаевна

научный руководитель, кандидат педагогических наук, доцент  филиала БГУ, г. Новозыбкова

 

 

В период научно-технической революции, когда наблюдается быстрый рост научных знаний и их широкое внедрение в производство, главная задача, которая стоит перед школой, научить выпускников самостоятельно пополнять их и развивать свои познавательные способности, кроме того «выпустить в жизнь » с системой прочных знаний и умениями.

Один из важнейший факторов  успешного формирования прочных знаний по физике — является развитие мыслительной деятельности и  учебно-познавательного интереса учащихся на уроках, которое достигается интеллектуальной подготовкой школьников к восприятию нового учебного материала. Последнее предполагает широкое применение системы средств обучения в условиях хорошо оборудованного кабинета физики, позволяющего учителю с наименьшей затратой времени и усилий использовать любые средства обучения в комплексе.

В практике работы школы накоплен уже немалый опыт по активизации познавательной деятельности учащихся при обучении физике. Но, несмотря на это,  нередко случается, что описанный в литературе метод или отдельный прием не дает ожидаемых результатов. Причина заключается в том, что: во-первых, у каждого конкретного класса имеется свой опыт познавательной деятельности и свой уровень развития учащихся,  во-вторых, со временем меняются интересы учащихся и то что было интересно даже 10 лет назад, сейчас не актуально. Из этого следует, что проблема активизации познавательной деятельности будет существовать долгое время.  Работа учителя по активизации познавательной деятельности учащихся будет наиболее эффективной, а качество знаний выше, если при проведении уроков будут,  используются приемы и средства, которые помогут активизировать  познавательную деятельность школьников и развивающие их познавательный интерес.

Целью статьи является  анализ приёмов и методов формирования мыслительной деятельности учащихся в ходе решения задач по физике.

Для достижения поставленной цели мною определены следующие задачи:

  1. Рассмотреть понятие мыслительной деятельности
  2. Изучить подходы к системе задач
  3. Выявить роль и место физических задач, организацию работы: методы и способы обучения решения учебных задач.

Мыслительная деятельностьпредставляет собой исполнительный аппарат функциональных систем психического уровня. За счет мыслительной деятельности осуществляется оперирование информационными процессами в мозге, своеобразное «поведение» на информационном уровне.

Для системы работы учителя по активизации познавательной деятельности учащихся в обучении  можно выделить три уровня: уровень понимания, уровень логического мышления и уровень творческого мышления.

Понимание — это аналитико-синтетическая деятельность, направленная на усвоение учащимися  информации, которая предоставляется специальной литературой или учителем.

В ходе изложения нового материала учитель не только сообщает новые факты, кроме того даёт анализ результатов проведённых опытов,  строит теоретические доказательства и выводит новые следствия. В ходе изложения учитель может использовать абстрагирование, обобщение, сравнение, классификацию, определение и т. д. Все мыслительные операции (анализ, синтез, абстракция, обобщение) используемые приемы умственной деятельности (сравнение, классификация, определение), приемы логических доказательств в ходе объяснения материала учитель выполняет самостоятельно.

Перед учащимися стоит более простая задача: проследить за ходом получения результатов, которые были проведены учителем анализа, синтеза, обобщения, сравнения и т. д., проследить за логикой, непротиворечивостью, доказательностью вывода. Все это требует от учащихся определенных умственных усилий.

Умственная активность нужна также и при изучении текста. Необходимо выделить главную мысль параграфа, проследить как она обосновывается, уяснить логику рассуждений, как и в какой последовательности выводятся формулы, соотнести предлагаемые примеры и факты с доказываемым положением и т. д. Так как объяснения учителя в большинстве случаев  рассчитано на уровень конкретного класса, а в учебной литературе этого не делается, то, как правило, усвоение текста учебником требует больших усилий, чем усвоение объяснения учителя.

Глубокое понимание учащимися предложенного материала есть условие усвоения ими знаний и одновременно развития их мышления и  познавательных способностей. Именно в процессе понимания учебного материала ученик усваивает опыт проведения логических рассуждений, анализа, синтеза, абстракции и обобщения, опыт выполнения различных умственных действий. Повторяя рассуждения проведённые учителем и учениками совместно, ученик,  подражая им, осваивает приемы мыслительной деятельности. Поэтому глубокое понимание материала учащимися является первой ступенью в  самостоятельном  решении им познавательных задач, и активизации  познавательной активности.

Система работы по активизации познавательной деятельности, в первую очередь, должна включать в себя систему приемов, которые направляют мыслительную деятельность учащихся в процесс восприятия необходимого материала, излагаемого учителем или в книге. Необходимо также иметь четкое представление, какие приемы объяснения нового материала обеспечивают более глубокое усвоение и способствуют всестороннему развитию мышления учащихся. Не трудно заметить, что выбор приемов объяснения нового материала определяются уровнем развития учащихся и сложностью излагаемого материала, так как для изложению физических теорий, законов, понятий могут быть представлены различные методологические требования.

Пониженный уровень требований к деятельности учащихся, формальный подход учителя к своей работе, раздражительность учителя по отношению к учащимся  ведет к потере у учащихся интереса к предмету, к конфликтным отношениям  с учителем, потеря взаимного понимания между учителем и учащимися.

Итак, формирование познавательного интереса школьников к предмету — является очень сложным  процессом, который  предполагает использование различного рода  приемов в системе средств развивающего обучения и выбора  наиболее правильного стиля отношений между учителем и учащимися.

Роль и место физических задач, их возможности в развитии мыслительной деятельности.

С точки зрения психологии, задача — это проблема, которая заключается в том, что предоставляются некоторое несоответствие между требованиями задачи и знаниями субъекта, причём для  её решения субъект должен использовать творческую мыслительную деятельность.

В методике под физической задачей понимают проблему, которая решается с помощью логических умозаключений, необходимых математических действий, эксперимента кроме того, на основе законов и методов физики.

Каждая физическая задача включает в себя: информационную часть, условие и требование-вопрос. Информационная часть может в большинстве случаев является достаточно богатой, поэтому само содержание задачи позволяет знакомить учащихся  с историей,  с достижениями техники, сообщать сведения из других науках.

Необходимо отметить, что решение задач относится к практическим методам обучения и так как она является составной  частью  обучения физике, таким образом приходим к выводу, что решение задач выполняет те же функции, что и обучение физике: образовательную, воспитательную, развивающую, но, с тем условием, что опирается  на активную мыслительную деятельность ученика.

Образовательная функция задачи заключается в сообщении учащимся определённых знаний, в обучении и закреплении учащимися практических умений и навыков, ознакомление их со специальными физическими и общенаучными методами и принципами научного познания.

Решение задач, бесспорно, требует активной мыслительной деятельности. Поэтому на материале задач учитель может сообщить учащимся новые знания, и даже новый материал, который изучается  теоретически, можно объяснить «на задаче».

Согласно одной из аксиом методики, знания считаются усвоенными только тогда, когда ученик может оперировать ими на практике. Решение задач —практическая деятельность. Из этого может следовать, что  задача играет и роль критерия усвоения знаний. По тому, как учащийся умеет решать задачу мы можем судить: понимает ли ученик данный закон, умеет ли он увидеть в рассматриваемом явлении проявление необходимого закона. А научить этому можно,  через решение задач. Практика показывает, что физический смысл различных определений, правил, законов становится действительно понятным учащимся лишь после того, как был неоднократного использован в к конкретных частных примерах-задачах.

Решение задач выполняет ещё одну важную образовательную функцию — формирование и обогащение понятия физической величины — одного из основных понятий физики.

Физические задачи играют также большую роль в реализации принципа политехнизма в процессе обучения. Многие из них показывают связь физики с жизнью, техникой, производством.

Воспитательная функция задач заключается в формировании научного мировоззрения у учащихся. Они позволяют показать каково многообразие явлений и объектов природы и способность человека познавать их.

Необходимо отметить, что решение задач воспитывает и общечеловеческие качества. Как пишет Д. Пойа: «Обучение искусству решать задачи есть воспитание воли. Решая не слишком лёгкую для себя задачу, ученик учится быть настойчивым, когда нет успеха, учится ценить скромные достижения, терпеливо искать идею решения и сосредоточиваться на ней всем своим «я», когда эта идея возникает. Если учащемуся не представилось возможности ещё на школьной скамье испытать перемежающиеся эмоции, возникающие в борьбе за решение, в его математическом образовании оказывается роковой пробел» [4, с. 105.] Эти слова можно на прямую  отнести и к физическим задачам. При решении задач у учащихся  воспитывается трудолюбие, пытливость ума, смекалка, самостоятельность в суждениях, интерес к учению и к тому, что необходимо выяснить, упорство в достижении поставленной цели.

Развивающая функция задачи проявляется в том, что, при решении физической  задачи, ученик включает все мыслительные процессы: внимание, восприятие, память, воображение, мышление. При решении задач развивается логическое и творческое мышление. Однако необходимо помнить, что, если при изучении новой темы:

  • учащемуся предлагают задачи только одного типа;
  • решение каждой из них сводится к одной и той же операции;
  • данные задачи не являются для учащегося непривычными;
  • он уверен в безошибочности своих действий,

то учащийся при решении второй или третьей задачи теряет интерес, перестаёт обосновывать решение задачи, начинает решать задачи механически не задумываясь, только по аналогии с предшествующими задачами, стремится обойтись без рассуждений при этом может допустить ошибки. Это приводит к ослаблению развивающей стороны и потери интереса к  решения задач данного типа. Поэтому необходимо учить школьников решению задач разными методами, как стандартными, так и не часто использующимися в школьной практике. Полезно одну и ту же задачу необходимо решать разными способами, это приучает школьников видеть в любом физическом явлении разные его стороны, развивает творческое мышление, тем самым быть подготовленными к разным ситуациям и не потеряться в решении, если меняется условие.

Разнообразие и важность представленных функций, которые выполняет задачи, приводит к тому, что задача занимает в учебном процессе одно из важных мест.

Место задач в учебном процессе:

  1. на уроке (созданиепроблемной ситуации, сообщение новых знаний; закрепление; повторение и обобщение; контроль знаний)
  2. внеклассная работа (кружок, вечер, физический КВН)
  3. внешкольные работы (олимпиады)

Современные подходы к системе учебных задач.

К настоящему времени накоплено огромное количество задач. Все они классифицируются по сложности, содержанию, способам решения. Но  возникает проблема их классификации. Такая классификация важна для учителя, т. к. она позволила бы правильно осуществлять выбор задач на основании определённых дидактических, которые необходимо достичь в соответствии с определённой учебной ситуации.

Единой классификации физических задач не существует. Задачи классифицируются:

По содержанию все задачи делятся на абстрактныеи конкретные. Абстрактные — это те задачи, в которых нет конкретных числовых значений, и которые решаются в общем виде. Они в большинстве случаев сложны для восприятия учащихся. Конкретные задачи легче для учащихся, потому что конкретные числа приближают задачу к уровню развития ребёнка, который не научился ещё абстрагировать.

По степени сложности задачи делятся на простые, сложные, задачи повышенной сложности(трудности) и творческие. Простые — с использованием одной формулы. Они обычно решаются на закрепление сразу же после изучения нового материала и они носят тренировочный характер. Сложные — с использованием нескольких формул. Эти формулы могут быть из разных тем. Они помогаю при закреплении нового материала и в тоже время повторение ранее пройденного.  Повышенной сложности — связывающие в одну проблему несколько разделов.

Творческие — алгоритм решения,  которых ученику не известен. Это могут быть задачи, по классификации Разумовского, исследовательские или конструкторские. Исследовательская задача отвечает на вопрос «почему?», а конструкторская — на вопрос «как сделать?»

По основному способу выражения условия задачи делятся на текстовые, экспериментальные, графическиеи задачи-рисунки.

По способу решения задачи делятся на качественные, вычислительные, графические, экспериментальные.

Главная особенность качественных задач заключается в том, что их условия акцентируют внимание учащихся на физической сущности рассматриваемых явлений. Решаются они, как правило, устно, путём логических умозаключений и даются в идее разминки.

Вычислительные задачи — это задачи, которые могут быть решены только с помощью вычислений и математических действий.

Графические и экспериментальные задачи — это задачи, решаемые с помощью графика или с помощью эксперимента. [3, с. 9—11]

Для того, чтобы научить учеников решать задачи, необходимо представлять себе, какова структура мыслительной деятельности ученика по решению задачи и какова подготовленность класса.

Самый важный — первый момент — анализ условия. Ученик должен не только запомнить условие, но и проанализировать его. Проверить понимание задачи учитель может, попросив ученика повторить формулировку задачи, выделить главные элементы задачи: неизвестные и данные. Составить краткое условие.  

На этапе поиска решения ученик вспоминает физические законы, определения, которые необходимы в данном случае, рассматривает условия, о  которых говорится в задаче и составляет план решения. Существуют различные методы поиска решения задачи. Учащихся желательно ознакомить с ними, показывая, в каких случаях удобнее использовать тот или иной из них.

Основные методы поиска решения задачи: анализ и синтез. Но обычно в чистом виде они не используются, и самым распространённым является совместный метод — аналитико-синтетический способ.

При решении задач с помощью анализа можно выделить  две формы:

а) когда в рассуждениях двигаются от искомых к данным задачи;

б) когда целое расчленяют на части.

Соответственно, синтез — это рассуждение:

а) когда двигаются от данных задачи к искомым;

б) когда элементы объединяют в целое.

Найденное известное решение задачи обычно излагают синтетическим методом, а чтобы найти способ решения, обычно пользуются анализом. Синтез позволяет изложить полученное решение задачи быстро и чётко. Однако ученику при этом трудно понять, как было найдено решение, как бы он сам мог догадаться решить задачу, учащийся не видит логики  и тем самым такое решение сложно для восприятия. Анализ требует большей, чем синтез, затраты учебного времени, но зато позволяет показать ученику, как найти решение, как можно самому догадаться её решить, такой способ более понятен ученику и тем самым более прост для восприятия. Если анализ используется постоянно, то у учащихся формируются навыки поиска решения задач.

Анализ в чистом виде вообще не применяется. Если ученик пользуется им при поиске решения задачи, то только до тех пор, пока в его сознании не возникнет идея решения. При решении задачи синтезом в сознании учащегося проводится и анализ, но часто настолько быстро, подсознательно, что ему кажется, будто он сразу увидел решение, не прибегая к анализу.

На этапе решенияидут преобразования записанных формул, осуществляется намеченный план решения.

Проверка результата — проверка, позволяет проверить достоверность, полученного результата.

Исследование решения предполагает, что задача будет немного изменена, и ученик по исследует физическое явление. Этот очень важный этап часто опускается учителем, в то время, как его дидактические возможности огромны. Он позволяет более полно понять задачу.  Необходимо помнить, что никакую задачу нельзя исчерпать до конца, всегда остаётся что-то, над чем можно поразмышлять; изменив условие и решив полученную задачу, можно глубже проанализировать физическое явление; в ряде случаев можно найти другое решение этой же задачи.

Основные средства учителя, позволяющие научить решать задачи:

1) Образец решения задачи. Такой образец полезен на первом этапе, но его дидактическая ценность невелика. Учащиеся на столько привыкают к этому образцу, что для них в дальнейшем может возникать проблемы решения, в том случае если просто изменить немного условие.

2) Алгоритмическое предписание. По такому предписанию легко решаются задачи, например, в кинематике.

Но сложные творческие задачи не решаются по образцу или алгоритмическому предписанию. Для их решения учащиеся сами должны «изобрести» (составить) способ решения. А для этого:  

  • Они должны знать и владеть общими эвристическими методами их решения. Эти общие методы следует сообщать учащимся постепенно и регулярно, иллюстрируя достаточным числом примеров. Всё это делается для того, чтобы учащиеся постепенно изучали новое и не забывали предыдущий материал.
  • Больше решать задач самостоятельно, т. к. любые умения и навыки приобретаются только в практике. При этом решение задач учениками должно быть мотивированным, т. к. эффективность поиска решения прямо зависит от стремления его найти.

Поэтому добавим ещё два средства:

3) Обучение эвристическим методам решения задач на большом числе примеров.

4) Самостоятельное и заинтересованное решение учащимися задач, способ решения которых им не известен, но материал, которых не выходит за рамки их знаний.

Методы решения физических задач:

1.Метод размерностей — эффективный метод анализа физической задачи, позволяющей с точностью до безразмерного множителя определить функциональную зависимость исследуемых величин.

Суть метода в простейшем случае заключается в том, что для поиска выражения одного из параметров исследуемой системы через другие из последних составляется формула (их произведение в каких-то степенях), имеющая нужную размерность. Часто именно она и является искомым соотношением с точностью до безразмерного множителя. [1, с. 148]

Формулы размерности удобны для пересчета численного значения размерной величины при переходе от одной системы единиц измерений к другой.

Методы анализа размерностей играют очень важную роль в решении физических задач. Также этот метод помогает и в том случае, когда имеющихся данных недостаточно для получения результата другими способами. Метод размерностей позволяет без особого труда установить основные закономерности, используя зависимости физических величин друг от друга и зная их единицы измерения. [2, c. 11—19]

2.Аналитико-синтетический метод— основной метод решения задач по физике в средней школе во всех классах. При решении физических задач используют анализ и синтез, взятые в совокупности, т.е. практически применяют аналитико-синтетический метод. При этом методе решения путем анализа, начиная с вопроса задачи, выясняют, что надо знать для ее решения, и, постепенно расчленяя сложную задачу на ряд простых, доходят до известных величин, данных в условии. Затем с помощью синтеза рассуждения проводят в обратном порядке: используя известные величины, и подбирая необходимые соотношения, производят ряд действий, в результате которых находят неизвестное.

3.«Изобретение» формулы (закона)

Метод основан на конструировании формулы для определения какой-либо физической величины из величин, от которых она может зависеть в условиях конкретной физической задачи.

Тем не менее, решение задач с помощью данного метода (а также и подача нового теоретического материала в такой форме) будет стимулировать интерес и менее способных учащихся. Ведь в этом случае на глазах учащихся происходит открытие закона, и они являются его соавторами. [6, c. 201]

4.Метод смыслового видения.Сущность метода: концентрация внимания на изучаемом объекте позволяет понять (увидеть) его причину, заключенную в нем идею, внутреннюю сущность. Для его применения необходимо создание  определенного настроя. Могут задаваться вспомогательные вопросы: «Какова причина этого объекта, его происхождение?», «Как он устроен, что происходит у него внутри?», «Почему он такой, а не другой?».

5.Метод придумывания.Создание нового, неизвестного ранее продукта, в результате определенных умственных действий. Используются  такие приемы, как замещение качеств одного объекта качествами другого; поиск свойств объекта в иной среде; изменение элемента изучаемого объекта и описание свойств нового, измененного. [8, c. 233—243]

6.Метод гиперболизации.Мысленно увеличивается или уменьшается объект познания, его отдельные части или качества. Новые свойства объекта приводят иногда к необычным идеям и решениям задачи.

7.Метод инверсии или метод обращений. Когда стереотипные приемы оказываются бесплодными, применяется принципиально противоположная альтернатива решения. В математике этот метод известен доказательство от противного.

Наверно владение именно этим методом позволило великим ученым совершать открытия, объясняя парадоксальные результаты некоторых экспериментов. Возникновение в процессе развития науки парадоксальных результатов — закономерное явление. Достаточно вспомнить «безумные» идеи Галилея, Резерфорда, Эйнштейна, Бора и ту смелость, с которой они их выдвигали, чтобы понять, что это существенная черта научного мышления.

И многие другие методы решения физических задач. [7, c. 217—225]

Способы решения физических задач

Для решения количественных задач применяют следующие способы:

  1. Алгебраический (задачу решают с помощью формул и уравнений)
  2. Геометрический (при решении задач используют теоремы геометрии.)
  3. Тригонометрический (в анализе используют тригонометрические соотношения, например формулы u = ·cosa, u = ·sina. Но этот способ решения применяется редко.)
  4. Графический (при решении задачи используют график. В одних случаях по данным, полученным из графика, находят ответ на вопрос задачи. В других случаях, наоборот, определенные зависимости между физическими величинами выражают графически.) [5, c. 240]

Материал данной статьи будет полезен студентам,  при подготовки к практикуму по решению физических задач и подготовке к урокам физики в ходе педагогической практики.

Список литературы:

  1. Бриджмен П. перевод Вавилова С. И. Анализ размерностей. Ижевск, 2001. — 148 с.
  2. Брук Ю., Стасенко А., Метод размерностей помогает решать задачи.// Квант № 6.М.: Просвещение 1975. — 11—19 с.
  3. Орехов В. П., Усов А. В. Методика преподавания физики. М.: Просвещение, 1937. 9—11 с.
  4. Пойа Д. Как решать задачу. М.: Просвещение, 1961. — 105 с.
  5. Тульчинский М. Е. Качественные задачи по физике. М.: Просвещение, 1972. — 240 с
  6. Усова А. В., Тулькибаева Н. Н.. Практикум по решению физических задач. М.:  Просвещение, 2001. — 112 с
  7. Хабибуллин К. Я. Обучение методам решения нестандартных задач // Школьные технологии, № 3. 2004 — 217—225 с.
  8. Хуторской А. В. Методы эвристического обучения // Школьные технологии, № 1—2. — 1999. — 233—243 с.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.