Спецвыпуск

Многофункциональные задачи

··· Решение задач: примеры, методы, приёмы ···

И.Г.ШИНКАРЕНКО,
СШ № 1, с. Незавертайловка, Республика Молдова (Приднестровье)

Многофункциональные задачи

Разработка и внедрение в практику многофункциональных задач проводились под научным руководством кафедры общей физики и методики преподавания физики Приднестровского государственного университета (г. Тирасполь).

В процессе преподавания физики используются самые разные виды деятельности учащихся: опрос, объяснение нового материала, проведение лабораторных работ, наблюдение за демонстрационными опытами, решение задач и т.д. Довольно частые смены видов деятельности отвлекают внимание детей, теряется время на переключение от одного вида деятельности к другому. Более того, при закреплении учебного материала учащимся предлагают, как правило, разные по содержанию задачи, без какой-либо внутренней связи или системы. В задачниках задачи распределены только по темам и, за редким исключением, – по степени трудности. Классификации по другим критериям нет. В процессе решения таких задач учащимся снова приходится переключать своё внимание от одного текста задачи к другому, где не только условия различаются, но и сама постановка задачи требует заново математически смоделировать её, учитывая абсолютно новые условия, новые физические величины, числовые данные и т.п. Опыт показывает, что именно многообразие такой информации, которое ученик должен усвоить, и приводит к потере времени, появляется усталость, школьник уходит от главной и основной цели урока: успешного освоения основных элементов знаний, умений и навыков, ради которых, в принципе, и решаются задачи.

А нельзя ли вышеуказанные разнообразные виды деятельности учащихся органически объединить, нейтрализовать частые переключения внимания? Построить урок так, чтобы внимание учащихся не распылялось на множество текстов, условий, числовых данных и т.д., а удерживалось на главной цели урока? Более того, подобрать систему задач с общим условием, чтобы все остальные вопросы (назовём их мини-задачами), дополняли бы друг друга, постепенно, шаг за шагом, раскрывали данную тему? Предоставить самим учащимся (индивидуально, по группам или фронтально – выбор за учителем) искать, выбирать, находить, открывать, экспериментально проверять и самостоятельно формулировать свои же полученные знания умения и навыки в виде выводов, формулировок процессов, явлений, закономерностей, законов?

Опыт показывает, что это возможно при использовании многофункциональных задач. Нами составлены такие задачи по всему курсу физики основной школы и по астрономии. Это примерно 50 задач, каждая из которых содержит 20 и более специально подобранных/составленных мини-задач, решение которых позволяет учащимся: усвоить самостоятельно учебный материал; постепенно расширять и углублять свои знания, умения и навыки; проводить лабораторные работы по программе, синхронно включённые в многофункциональную задачу; проводить самостоятельное творческое исследование определённого процесса, закона; самостоятельно «открывать» для себя и даже формулировать физические закономерности, процессы и т.д.; обращаться к дополнительной литературе по самым разнообразным направлениям.

Многофункциональные задачи составлены так, чтобы учитель смог реструктурировать систему мини-задач в соответствии с уровнем подготовки учащихся, уровнем их вычислительных навыков, значимости темы, наличия оборудования и т.д.

Очень важно, что многофункциональные задачи (в соответствии с их названием) можно применять в самых различных ситуациях и вариантах:

– после изучения тематического блока для систематизации, углубления и обобщения учебного материала;

– вместо изучения тематического блока для постепенного раскрытия темы в процессе решения задач;

– как небольшое творческое исследование определённого явления, процесса, закона, физической величины, позволяя учащимся самостоятельно «открывать», выводить и формулировать на основе полученных результатов явления, процессы, законы;

– как повторение пройденного материала в конце раздела или в конце года;

– как домашнюю контрольную работу;

– для объяснения последующих тем, используя уже полученные результаты.

Кроме того, многофункциональные задачи:

– легко подаются дифференциации;

– легко интегрируются и реструктурируются, позволяя создавать мобильные системы мини-задач из разных многофункциональных блоков для целого раздела или курса;

– содержат широкий диапазон задач разного уровня – от самых простых, тренировочных, которые определяют только сущность или физический смысл данного явления, процесса, закона, до задач, требующих нестандартного мышления и выходящих за пределы школьной программы.

Задачи преподносятся в такой последовательности, что при решении каждой необходимо использовать результаты предыдущих задач, при этом постепенно идёт накопление всё новых и новых данных о конкретном изучаемом явлении, процессе, законе. Это обстоятельство, по нашему мнению, увеличивает ответственность, внимательность, заставляет следить за самостоятельно накапливаемой информацией, сравнивать полученные результаты, оценивать их постоянно, что приближает данный процесс к исследовательскому, подтверждая древний дидактический принцип: «Non multa, sed miltum» («Не о многом, а много»).

Предлагаемая педагогическая технология, на наш взгляд, становится всё более актуальной с постепенным осознанием неизбежности принятия гуманистической психологии обучения. Карл Роджерс, создатель недирективного обучения и воспитания, считал, что учитель должен выступать не как руководитель, но как фасилитатор учения, т.е. как человек, создающий благоприятные условия для самостоятельного и осмысленного обучения, активирующий и стимулирующий любознательность и познавательные мотивы учащихся. При этом упор делается не на одинаковую педагогическую технологию, а на совокупность ценностей, связанную с личностным способом бытия человека. В эту систему ценностей входят убеждения о личностном достоинстве каждого человека, о значимости свободного выбора, ответственности за свои поступки, о творческом и радостном учении.

ПРИМЕРЫ

Задача 1. Тема «Первоначальные сведения о строении вещества». 7-й класс

Примерно за неделю до урока для каждой группы учащихся ставят на подоконнике или возле батареи стакан с водой, предварительно определив её массу. Используя сравнение из учебника «Физика-7» А.В.Пёрышкина, Н.В.Родиной (М.: Просвещение, 1989, с. 16): «Если бы все тела стали длиннее в миллион раз (при этом рост человека был бы 1600 км, толщина его пальца 10 км), то и тогда молекула оказалась бы размером в половину точки печатного шрифта этого учебника», – найдите ответы на вопросы и выполните задания:

1. Определите (оцените) размеры молекулы.

2. Определите (оцените) её объём, считая, что молекулы имеют форму кубиков.

3. Сколько молекул воды содержится в сосуде? Считать молекулы плотно упакованными.

4. Какова масса одной молекулы воды?

5. Какую площадь займут все молекулы воды из стакана, если расположить их плотно в один слой?

6. По сколько молекул воды приходится на одного жителя Земли?

7. Если ежесекундно поверхность воды будут покидать по одному миллиону молекул, через сколько времени в сосуде исчезнет вся вода?

8. Сравните данный промежуток времени с возрастом Земли.

9. Сколько молекул понадобится для изготовления оригинального украшения – ожерелья длиной 40 см?

10. За сколько времени можно изготовить такое ожерелье, если считать, что для нанизывания одной молекулы на нить понадобится 1 с?

11. Сколько таких ожерелий можно изготовить из всех молекул воды из сосуда?

12. Какова общая длина такой цепочки молекул?

13. Сравните длину данной цепочки молекул с расстоянием до Солнца.

14. Определите массу испаряемой воды.

15. Вычислите скорость испарения воды (число молекул, покидающих жидкость за одну секунду).

16. Вычислите число молекул, покидающих поверхность жидкости за 1 ч; за сутки.

Задача 2. Тема «Давление. Закон Архимеда». 7-й класс

Оборудование: динамометр; мензурка с жидкостью; тело неправильной формы (камень); нить.

Считая, что А – первоначальный уровень жидкости; В – уровень жидкости после погружения тела; АВ = 2 см; площадь дна мензурки 10 см², найдите ответы на вопросы и выполните задания:

1. Определите цену деления динамометра и мензурки.

2. Определите пределы измерения этих приборов.

3. Определите точность измерения этих приборов.

4. Определите первоначальный и конечный объёмы жидкости.

5. Определите объём погружённого тела.

6. Определите плотность жидкости.

7. Определите, что это за жидкость.

8. Определите вес жидкости.

9. Определите давление жидкости на дно сосуда.

10. Определите силу атмосферного давления на поверхность жидкости.

11. Определите суммарную силу давления на дно сосуда.

12. Определите, выдержит ли дно сосуда, если его предельная нагрузка 150 Н?

13. Переверните сосуд, наполненный до краёв и покрытый листом бумаги, придерживая её рукой. Почему вода не выливается? Укажите все силы, действующие на жидкость и на бумагу.

14. Какой предельной высоты должен быть этот сосуд, чтобы вода не выливалась?

15. Сделайте аналогичный расчёт для керосина и ртути.

16. Вычислите выталкивающую силу, действующую на погружённое тело.

17. Вычислите вес тела в жидкости.

18. Вычислите вес тела в воздухе.

19. Изменится ли давление жидкости на дно сосуда если вытащить тело? На сколько?

20. Вычислите массу тела.

21. Вычислите плотность тела.

22. Из какого вещества состоит тело?

23. Будет ли данное тело плавать в ртути?

24. Каким должен быть максимальный объём тела при данной массе, чтобы оно плавало в ртути?

25. Тело подняли наполовину из воды (объём вытесненной воды уменьшился в два раза). Вычислите силу Архимеда.

26. Изменилось ли при этом давление жидкости на дно? На сколько?

27. Тело опустили на дно сосуда. Изменилась ли при этом выталкивающая сила?

28. Сосуд с погружённым в жидкость телом находится в состоянии невесомости. Что показывает динамометр?

Задачу 3, рекомендуемую как творческое самостоятельное исследование по теме «Механические колебания», см. в рубрике «Дополнительные материалы» к № 12 на сайте газеты http://fiz.1september.ru.