Подготовка учащихся физико–математических классов к олимпиадам по физике
статья по физике на тему

Голинская Т.В.

учитель физики МАОУ лицея №23

г. Калилнинграда

Подготовка учащихся физико–математических классов к олимпиадам по физике

(из опыта применения эвристического подхода к решению задач)

Кто постигает новое лелея старое, - 

тот может быть учителем.

Конфуций

Социально-экономические изменения в обществе находят свое отражение в сфере образования и предъявляют новые требования к его результатам. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования предполагает реализацию системно-деятельностного подхода к обучению. В соответствии с требованиями Стандарта современная школа должна создать условия для формирования творческой личности, готовой к саморазвитию и непрерывному образованию, способной выполнять и осваивать определенные способы действий, позволяющих осознанно применять приобретённые знания в различных проблемных ситуациях. Для реализации данных требований становится актуальным обучение учащихся эвристической деятельности – такой мыслительной деятельности, которая направлена на выявление ранее неизвестных закономерностей и отражает творческий характер мышления человека.

Кроме того, главной и для большинства педагогов и выпускников России единственной объективной оценкой качества обучения и образования сегодня является Единый государственный экзамен. Рассматриваемый здесь эвристический подход способствует развитию умения решения нестандартных  задач, предлагаемых учащимся на итоговой аттестации по физике в части «С», а также на различных олимпиадах. Этим объясняется актуальность опыта использования эвристического подхода к решению задач по физике.

Я как учитель-предметник хочу, чтобы мои ученики не боялись браться за любые учебные задачи, а творчески подходили к их решению.

 Энрико Ферми утверждал, что человек знает физику, если он умеет решать задачи.

Как научить ребенка не пасовать перед задачей?

Решение проблемы, на мой взгляд, в использовании эвристических приемов.

Что такое эвристический прием и как его применять при решении задач?

Вопросы организации эвристического обучения и формирования эвристических приемов в настоящее время все чаще становятся предметом исследования. В работах математика Джорджа Пойа, современных педагогов Валентина Ивановича  Андреева, Андрея Викторовича  Хуторского и др. рассматриваются психологические и дидактические аспекты эвристической деятельности. Анализ отечественных педагогических источников конца XX в. показал, что многие теоретики образования относят эвристику к одному из методов, форм или приемов обучения.

Объем понятия эвристики настолько широк, что каждый автор наполняет определение собственным пониманием.

Вслед за В.И.Андреевым мы определяем эвристику как систему общедидактических приёмов, целенаправленное применение которых активно формирует у учащихся стратегии рационального поиска отдельных этапов решения учебных проблем, учебно-исследовательских задач.

Если эвристику рассматривать как совокупность отдельных приёмов, то их принято соединять в эвристические предписания.

Эвристическое предписание - это система эвристических вопросов, указаний-советов, целенаправленное применение которых не детерминирует полностью действий решающего, но активно формирует у него общую стратегию наиболее рационального поиска решения определённого класса учебных проблем, учебно-исследовательских задач.

Ознакомившись с литературой по данному вопросу, я поняла, что для обучения учащихся решению трудных и нестандартных задач я могу вооружить их рядом правил-предписаний, лежащих  в основе поиска решений, сформулированных Джорждем Пойа:

• Знакомимся с задачей.
• Вникаем в задачу.
• Ищем плодотворную идею.
• Реализуем идею.
• Проверяем результат.

Конкретизировать эвристические предписания помогают вопросы:

• С чего начать?
• Что я могу с этим сделать?
• Каковы главные элементы?

Рассмотрим применение таких предписаний при решении нестандартной физической задачи.

Задача. Оцените количество волос на голове человека.

1. Знакомимся с задачей

С чего начать? Начнем с формулировки задачи. Что значит «оценить количество волос»? Анализ решения этой задачи ребятами показал, что абсолютное большинство из них не поняли, что значит «оценить». Поэтому большинство ребят просто представили план решения, указали, что можно сделать, но не получили ответа на вопрос задачи. Я взяла на заметку этот факт и теперь на уроках по возможности даю ребятам задачи именно с такой формулировкой вопроса.

Что я могу сделать?  Представим себе задачу как целое как можно яснее и нагляднее, пока не вдаваясь в детали. Как узнать количество волос на голове, ведь у разных людей их количество заметно отличается? Дети непременно укажут на тот факт, что есть лысые люди, поэтому ответ может быть такой: количество волос равно нулю.

Выделим главные элементы. Договоримся, что будем считать волосы на голове среднестатистического человека.

И тогда главные элементы – это голова среднестатистического человека, а точнее - ее форма,  и количество волос на единицу площади головы.

• Вникаем в задачу.

С чего начать?  Начнем опять с формулировки задачи, но тогда, когда задача стала столь ясной и столь прочно запечатлелась в нашем сознании, что мы в состоянии на время расстаться с ней без риска забыть ее.

Что я могу сделать?  Разделим задачу «на нахождение» на главные элементы: неизвестное, данные и условие. В нашей задаче ясно, что надо найти количество волос, но у нас нет ни одного явного данного.

2. Ищем плодотворную идею

С чего мне начать?  Начнем с поиска данных для решения задачи. Посмотрим на головы людей. Какую часть поверхности головы занимает волосяной покров? Примерно половину.

Что я могу сделать? Рассмотрим задачу с различных сторон и найдем ее точки соприкосновения с ранее приобретенными знаниями. Идеализируем свойства объекта. Пусть форма головы – шар, а волосяной покров занимает примерно половину площади поверхности головы.

На что я мог бы натолкнуться? На плодотворную идею, может быть, на решающую идею, которая мгновенно указала бы путь к цели. Если кажется, что на нее можно опереться, нужно проверить, как далеко мы можем продвинуться при ее помощи, и вновь рассмотрим создавшееся положение.

Зная, что окружность головы l примерно 56 см (данное значение ребята могут знать как размер головного убора  либо измерить), рассчитаем примерную площадь головы, покрытую волосяным покровом. Для этого применим знания, полученные на уроках математики.

Площадь поверхности сферы: S=4πR2

тогда волосяной покров занимает площадь Sвол= ½ S=2 πR2, а радиус головы R=l/2π.

3. Реализация идеи.  

Примем, что на 1 мм2 растет 2 волоса (это можно оценить, разглядывая поверхность головы). Тогда количество волос N, находящихся на голове, равно:

Выполним подстановку:  =105.

Результат получен, но насколько он достоверен?

4. Контроль и самоконтроль полученного решения происходят при помощи вопросов:

Можно ли проверить результат? Для проверки оценки результата воспользуемся ресурсами интернета или учебника биологии. Находим, что у человека насчитывается от 90 до 140 тыс. волос.

Таким образом, ответ в задаче получился правдоподобным, а, следовательно, наше решение можно считать верным.

Таким образом, чтобы преобразовать нестандартную задачу в стандартную, можно воспользоваться следующими эвристическими предписаниями–советами:

• Внимательно проанализируйте содержание задачи и разработайте наиболее простую модель задачной ситуации.
• Попытайтесь выявить закономерности, исходя из общих соображений, и тд.

Конечно, для того чтобы умения отработать, необходимо решить не одну и не две задачи! А значит встает вопрос: где брать условия задач? Здорово, если задачи родятся в голове, например во сне! Оригинальная задача может сослужить двойную службу: помимо основного назначения, можно задачу обыграть и прийти с решенной на конференцию! Ну, а если пока фантазия подводит, что делать? Искать задачи, которые уже кем- то придуманы и опубликованы, например, на просторах интернета!

Литература: 

1. Гриценко В.И. Физические задачи-оценки и методика их решения. – Балашовский филиал Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, 2004 г.

2. Демидова М.Ю., Нурминский И.И. Федеральный банк экзаменационных материалов ЕГЭ 2010. – М.: Эксмо, 2010 г.

3. Каменецкий С.Е. «Методика решения задач по физике в средней   школе», М.: Просвещение, 1974.

4. Красин М.С. Решение сложных и нестандартных задач по физике. – М.: Илекса,2009 г.

5. Москалев А.Н., Никулова Г.А. Физика. Готовимся к ЕГЭ 2011. – М.: Дрофа, 2011г.

6. Пойа Д. Как решать задачу. - М., 1959.

7. Яковенко В.А. Методы и способы решения физических задач / В.А. Яковенко [и др.]; под общей редакцией В.А. Яковенко // Физика: теория и технология решения задач. - Минск: ТетраСистемс, 2003.- С. 28-42.