Формулировка качественной задачи по физике

Каждый раз, как происходит то или иное явление, – особенно если это что-то новое, – вы должны задать себе вопрос: «в чем здесь причина? Почему так происходит?» и рано или поздно вы эту причину поймете. Майкл Фарадей

Физическая задача – это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления. А.В.Усова

Качественные задачи по физике появились в русской методической литературе свыше 200 лет назад. Широко известны занимательные книги Я. И. Перельмана, сборники качественных задач М. Е. Тульчинского, творческие задания В. Г. Разумовского и Р. И. Малафеева. Однако эти пособия созданы достаточно давно (30-60-е гг. XX в.), многие задачи при этом психологически и морально устарели и не отвечают духу нового времени. За это время значительно расширилось информационное поле учащихся, многие неизвестные ранее приборы и объекты стали доступны для использования и непосредственного исследования в школе. В последнее время появляются сборники качественных задач, но в них не так много оригинальных задач, нет нового подхода, к тому же наука до сих пор не выработала достаточно эффективной методики работы с качественными задачами. Жизнь требует новых нестандартных задач как средств усвоения. Задачи должны быть личностно значимыми, увлекать учащихся, формировать интерес к окружающему нас миру, к жизни.

Однако среди физиков нет единодушного мнения о наименовании и определении такого типа задач. Предлагались самые различные названия: «практические задачи», «практические вопросы», «логические задачи», «устные задачи», «проверочные вопросы», «качественные вопросы» и другие. Такое разнообразие наименований свидетельствует о разносторонности методических достоинств данного типа задач, поскольку каждое из названий отражает какую-нибудь одну их сторону.
Все приведённые названия приблизительны. Термин «качественные задачи» также не вполне точен, потому что некоторые качественные характеристики явления находят своё объяснение в соответственных количественных соотношениях. Но этот термин подчёркивает главную особенность задач такого типа – внимание в них акцентируется на качественной стороне рассматриваемого физического явления. Решаются такие задачи путём логических умозаключений, базирующихся на законах физики.
Разбор качественных задач, не осложненных, в отличие от решения традиционных задач, достаточно громоздкими вычислениями, позволяет сосредоточиться на главном: формировании у учащихся физического мышления, ясного и четкого понимания физических законов, понятий и представлений.

Основная цель качественных задач – научить:

• различать физические явления и процессы в природе и технике;
• объяснять физические явления и процессы на основе имеющихся теоретических знаний.

Качественные задачи по типу условия делятся на словесные, графические и экспериментальные.

Решение качественных задач – необходимый компонент полноценного физического образования, поскольку, не требуя громоздких математических выкладок, концентрирует внимание учащихся на физической сущности явления, на их взаимосвязи и формах проявления. Разбор таких задач в значительной степени углубляет понимание фундаментальных понятий и законов физики, побуждает интерес у учащихся к познанию окружающего мира. В качественных задачах идет речь о реальных телах, о том, что нас окружает, вещах в основном обычных и потому не замечаемых. Зачастую качественная задача лишь обозначает проблему, провоцирует на поиск, исследование данного вопроса. Глубина этого поиска ограничена субъективными желаниями школьника и настойчивостью учителя.

Качественные задачи можно использовать на разных этапах обучения. На начальном этапе можно показать всю красоту и прелесть окружающих явлений, поставить проблему, обрисовать пути выхода из нее, увлечь физикой.

В дальнейшем качественные задачи можно использовать как этап, ступеньку для более глубокого исследования проблемы. Именно качественная задача является одним из важнейших инструментов, которым необходимо вооружить любознательного человека, исследователя окружающего мира, что позволит ему глубже проникать в мироздание, сделает мыслящим и свободным.

Решение качественных задач включает 3 этапа: чтение условия, анализ задачи и решение. При анализе содержания задачи используют прежде всего общие закономерности, известные учащимся по данной теме. После этого выясняют, как конкретно объясняется явление, описанное в задаче. Ответ к задаче получают как завершение проведенного анализа. В качественной задаче анализ условия тесно сливается с получением нужного обоснованного ответа.

В качественной задаче вопрос ставится так, что ответа на него в готовом виде в учебнике нет. Учащийся должен сам его найти, синтезируя данные условия задачи и моделируя физические явления. Форма подачи вопроса, формулировка играют не последнюю роль: от них зависит «длительность» рассуждения и формулировки ответа. Активно используя качественные задачи на уроках, условно я подразделяю формулировки качественных задач на четыре уровня. В таблице я привожу примеры качественных задач по теме «Испарение и кипение».

Вопросы первого уровня сформулированы так, что уже содержат подсказку для ответа, в них учащемуся следует выбрать один из приведенных вариантов ответа и его обосновать (на полу – в стакане; постные – жирные щи).

Вопросы второго уровня содержат оборот «сравните», учащийся должен сам выбрать вариант ответа.

Вопросы третьего уровня содержат описание ситуации, процесса, требуют анализа графика. При ответе на них учащийся может ввести дополнительные условия и объекты.

Вопросы четвертого уровня сформулированы так, что они требуют тщательного анализа самого вопроса и даже переформулировки его, привлечения значительного теоретического материала.

Поисковую деятельность по решению задачи можно условно разделить на два вида: алгоритмическую (действия по образцу – первый, второй уровень) и эвристическую (направленную на поиск этого образца – третий, четвертый уровень). Причём «образец», который удаётся подобрать, иногда настолько радикально отличается от того, что рассматривается в задаче, что даже сам нашедший это сходство удивляется ходу своих мыслей. Вспомним, как Архимед решил проблему обнаружения примесей в составе царской короны, наблюдая за водой, выливавшейся из переполненной ванны при погружении в неё собственного тела. Если же из подсознания подсказка не приходит, то для осознанного поиска идеи решения оказываются полезными некоторые опоры – эвристики, называемые ещё эвристическими действиями или приёмами. Основной эвристический совет: преобразовать нестандартную "задачную" ситуацию в стандартную. Как это сделать, подсказывают эвристические приёмы.

Многие специалисты в области теории и методики обучения физике (С.А.Иванов, С.Е.Каменецкий, Ю.И.Дик, А.С.Кондратьев, Г.Я.Мякишев, В.А.Орлов, А.А.Пинский, Н.С.Пурышева, Л.В.Тарасов, С.Ю.Трофимова и др.) отмечают большой эвристический потенциал и эффективность использования методологических принципов простоты, толерантности, относительности, сохранения, симметрии, суперпозиции, соответствия, причинности, дополнительности, а также соотношения неопределённостей. Руководствуясь этими принципами и используя метод аналогии, иногда удаётся сразу найти основную идею решения.

Главные враги, которые мешают решать задачу, внутри нас самих: скука, боязнь ошибки, спешка.