Трудности в решении графических задач
по физике в 7-9 классах и пути их преодоления
Коханенко Людмила Николаевна
При обучении физике используются различные методы, благодаря которым школьники усваивают учебный материал. Решение задач и является одним из основных методов обучения физики. С помощью задач сообщаются знания об определенных предметах и процессах, создаются и находятся решения проблемных ситуаций, формируются практические и умственные умения, сообщаются знания из истории науки и техники. Имея определенный педагогический опыт в преподавании физики в общеобразовательной школе, я определила для себя некий алгоритм действий, позволяющий успешно преодолевать возникающие трудности у учащихся 7-9 классов при решении графических задач. Именно это и является основной темой данной статьи.Для того чтобы обучать учащихся решать задачи, предварительно следует представлять, какова структура мыслительной работы отдельного ученика согласно содержанию, и какова подготовленность класса в целом. Самый важный – первый период – исследование условия. Учащийся обязан не только лишь запоминать условие, но и проанализировать его. Проверить понимание задачи педагог способен, попросив учащегося повторить ее формулировку, отметить основные компоненты задачи: неизвестные и данные; составить краткое условие. На стадии поиска постановления учащийся вспоминает законы по физике, понятия, которые нужны в данном случае, анализирует требования, о которых рассказывается в задаче и является ходом решения. Известно множество методов отыскивания решения задачи:
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. Схематический способ – это способ решения текстовой задачи с помощью схем.
5. 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. Мы же подробнее рассмотрим графический способ решения физических задач. Графический способ решения некоторых физических задач целесообразен в педагогическом отношении потому, что при этом учащийся приобретает навыки работы с линейкой и лекалом, умение выбирать нужную сетку и масштаб (что имеет место и при графических упражнениях), наносить на координатную сетку результаты отдельных вычислений, оценить примерно степень погрешности полученного результата и т. п. На мой взгляд, при широком использовании графического метода в курсе физики результаты не замедлят сказаться. График становится важным средством, при помощи которого наглядно, в конкретной форме, учащиеся могут представить себе или поставленную физическую задачу, или ее решение, или же, наконец, и то и другое. Большинство руководств по методике физики посвящено разработке методики и техники школьного физического эксперимента, поскольку основным методом в физической науке и школьной физике является экспериментальный метод. Однако, наряду с этим использованием других методов и приемов изложения, в частности, графического метода, является также необходимым условием для осмысленного усвоения учащимися основ физики. При решении графических задач с обучающимися основной школы большая часть ребят справлялась неплохо с данными задачами, но, по моим наблюдениям, трудности возникали из-за следующих причин:
1. Снижения математической грамотности учащихся (не сформированы умения переносить знания из области математики в область физики). Для того чтобы облегчить ребятам процесс решения подобных задач, стоит иметь в кабинете физики справочные материалы или таблицы, позволяющие вспомнить как записываются уравнения различных функций, как выглядят те или иные графики функции.
2. Дети привыкли, что в математики ось абсцисс и ось ординат подписываются как х и у, а в физике – физическими величинами, и это их путает.
3. Не знают, с чего начать решение задачи, поэтому учащимся дается примерный алгоритм решения графических задач.
4. Не знание физики, а именно материала, который необходим для решения задач по определенной теме. Необходимо заставлять детей учить материал, заинтересовать их в его изучении для понимания физики.
5. Не все данные учащиеся читают и выделяют из графика. Нужно развивать внимательность, чаще давать задачи, решаемые графическим способом.
Применение графического метода в процессе преподавания физики в средней школе и, в частности, использование графиков физических процессов и закономерностей может оказать весьма плодотворное влияние на улучшение знаний учащихся. К сожалению, несмотря на большие методические возможности, связанные с применением этого метода, существующие учебные пособия по физике для средней школы все же бедны графическими упражнениями и задачами, а в некоторых руководствах они почти отсутствуют. Подбор и составление таких упражнений и задач является трудоемкой работой для учителя. Часто графическое представление физического процесса делает его более наглядным и тем самым облегчает понимание рассматриваемого явления. Позволяя порой значительно упростить расчеты, графики широко используются на практике для решения различных задач. Прорешав достаточное количество задач графическим методом, можно выработать правила их решения:
1) четко определиться в содержании информации на осях (величины, единицы измерения);
2) выбрать единичные отрезки (возможно разные на каждой из осей) или определить цену деления на уже заданных осях;
3) определиться в характере зависимости (постоянная или временная);
4) определить функцию, график которой представлен.
Также можно применять и алгоритм решения: 1) Вспомнить формулу, связывающую параметры, о которых идет речь в задаче. 2) Установить, каким видом зависимости (прямо пропорциональной, обратно пропорциональной, квадратичной и др.) связаны данные параметры. 3) Получить теоретическую информацию из графика – прочесть график. 4) Применить математические вычисления для определения искомой величины (например, силы из 2-го закона Ньютона, если известна масса и из графика определено ускорение). 5) Если установлена зависимость величин по графику в предложенных осях, перейти к ее изображению в других осях.
Решение графических задач является важной частью обучения предметам естественно-математического цикла. В этих задачах графические изображения выступают в разном качестве. В одних случаях — это наглядные изображения. Они дают непосредственное отображение объектов. В других случаях — это знаковые пространственные модели, сохраняющие разную степень подобия с объектами. Эти плоские модели дают возможность решать метрические и позиционные задачи и реконструировать изображение. В-третьих, графические изображения выступают в роли знаковых символических обозначений или схем, позволяющих устанавливать связи объектов и моделировать процессы и явления, не поддающиеся непосредственному наблюдению
Выбрав несколько графических задач из разных разделов физики и прорешав их, мы смогли выявить ряд преимуществ, которые они демонстрируют:
1. Применение графических задач на уроках физики позволяет развивать пространственное воображение, которое является основным для освоения материала в процессе обучения.
2. С помощью готового графика учащиеся могут без математических вычислений определить значения физических величин, расчет которых по формулам был бы труден или потребовал лишнего времени.
3. График позволяет отчетливо показать динамику и характер протекания физического процесса или изменения физических величин. Преподавание физики становится нагляднее
4. Графический способ помогает в изучении функциональная зависимость между величинами. Например, график пути равномерного движения наглядно показывает прямую пропорциональную зависимость пути от времени, или график зависимости величины тока от сопротивления при изменении напряжения - обратную пропорциональную зависимость между величинами тока и сопротивления.
5. Графические упражнения, заменяющие различные вычисления, требуют меньшей логической напряженности, чем вычисления. Позволяют эффективно чередовать на уроке различные формы деятельности учащихся. Усваивая графический метод, ученик будет приобретать навык, которым учащийся сможет пользоваться в своей практической деятельности.
