Классификация физических задач

К настоящему времени накоплено огромное количество задач. Все они различны по сложности, содержанию, способам решения. Возникает проблема их классификации. Такая классификация важна для учителя, т.к. она позволила бы ему избежать односторонности в выборе задач и осуществлять этот выбор на основе дидактических целей, которые необходимо достичь в соответствии с определённой учебной ситуации.

Единой классификации физических задач не существует. Задачи классифицируются по многим признакам:

• — по способу выражения условия;
• — по степени сложности;
• — по характеру и методу исследования вопросов;
• — по содержанию;
• — по основному методу решения;
• — по целевому назначению;
• — по роли в формировании физических понятий;
• — по разделам.

Одна и та же задача попадает, таким образом, в несколько различных классов [7−10].

Признаки классификации.

Виды задач:

• 1) по способам выражения условия:
  • — текстовые (задачи, в которых условие выражено словесно, текстуально, причем в условии есть все необходимые данные, кроме физических постоянных. По способам решения их разделяют на задачи-вопросы (в которых требуется (без выполнения расчетов) объяснить, что-то или иное физическое явление или предсказать, как оно будет протекать в определенных условиях. Как правило, в содержании таких задач отсутствуют числовые данные), и расчетные (количественные), (задачи, в которых ответ на поставленный вопрос не может быть получен без вычислений. При решении таких задач качественный анализ так же необходим, но его дополняют еще и количественным анализом с подсчетом тех или иных числовых характеристик процесса));
  • — графические (задачи, решаемые с помощью графика. По роли графиков в решении задач различают такие, ответ на который может быть получен на основе анализа уже имеющего графика, и в которых требуется графически выразить функциональную зависимость между величинами. Решение графических задач способствует уяснению функциональной зависимости между величинами, привитию навыков работы с графиком. В этом их познавательное и политехническое знание);
  • — задачи-рисунки (в них требуется устно дать ответы на вопрос или изобразить новый рисунок, являющийся ответом на рисунок задачи. Решение таких задач способствует воспитанию у учащихся внимания, наблюдательности и развитию графической грамотности);
  • — экспериментальные задачи (это задачи, решаемые с помощью эксперимента).
• 2) по степени сложности:
  • — простые (задачи, с использованием одной формулы. Они носят тренировочный характер и решаются обычно сразу же на закрепление нового материала;
  • — сложные (задачи, с использованием нескольких формул. Эти формулы могут быть из разных тем);
  • — повышенной сложности (задачи, связывающие в одну проблему несколько разделов. (Часто бывает, что для учеников сложность вызывает не физическая, а математическая составляющая решения задачи));
  • — творческие (задачи, 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?»).
• 3) по характеру и методу исследования вопросов:
  • — качественные (отличительная особенность качественных задач в том, что их условия акцентируют внимание учащихся на физической сущности рассматриваемых явлений. Решаются они, как правило, устно, путём логических умозаключений) или задачи-вопросы (отсутствие вычислений при решении задач-вопросов позволяет сосредоточить внимание учащихся на физической сущности. Необходимость обоснования ответов на поставленные вопросы приучает школьников рассуждать, помогает глубже осознать сущность физических законов. Решение задач-вопросов выполняют, как правило, устно, за исключением тех случаев, когда задача содержит графический материал);
  • — количественные.
• 4) по содержанию
• — задачи с конкретным физическим содержанием (конкретные задачи легче для учащихся, потому что конкретные числа приближают задачу к уровню развития ребёнка, который не научился ещё абстрагировать);
• — задачи с абстрактным содержанием (задачи, в которых нет конкретных числовых значений, и которые решаются в общем виде. Абстрактная задача выявляет более глубоко физическую сущность явлений, не отвлекая учащихся на конкретные несущественные детали);
• — задачи с техническим содержанием;
• — задачи с историческим содержанием;
• — занимательные задачи.
• 5) по основному методу решения:
  • — вычислительные;
  • — экспериментальные;
  • — логические.
• 6) по целевому назначению
• — тренировочные,
• — контрольные.
• 7) по роли в формировании физических понятий:
  • — задачи, в процессе решения которых осуществляется уточнение признаков понятий. К ним относятся задачи простые и абстрактные;
  • — задачи, в процессе решения которых осуществляется уточнение объема и конкретизация понятий;
  • — задачи, основной целью которых является дифференцировка понятий. Сюда относятся логические задачи;
  • — задачи, основной целью которых является установление и закрепление нового понятия. К ним относятся все вычислительные и графические задачи, задачи-рисунки, доказательства;
  • — задачи, основной целью которых является систематизация понятий и формирование у учащихся умения классифицировать их, правильно соотносить друг с другом;
  • — задачи, основной целью которых является формирование у учащихся умения применять понятия в различных ситуациях, для объяснения и предсказания явлений, решения проблем научного и практического характера. К данному типу задач необходимо отнести задачи с конкретным содержанием, т. е. задачи с производственно-техническим и научно-техническим содержанием.
• 8) по разделам:
  • — задачи на один раздел, теорию (механика и др.); комбинированные и сюжетные (политехнические, технические, с краеведческим содержанием, исторические, занимательные, с военным содержанием, на материале природы…).

Приведем особенности некоторых задач:

Задачи-вопросы — это такие задачи, при решении которых требуется объяснить то или иное физическое явление или предсказать, как оно будет протекать при данных условиях; в содержании этих задач отсутствуют числовые данные.

Например: Почему волосок электрической лампочки накаливается добела, в то время как провода остаются холодными, хотя по ним проходит такой же ток (8 класс). И такие задачи решаются устно; необходимость обоснования ответов на поставленные вопросы приучает учащихся рассуждать, помогает глубже осознать сущность физических законов.

Количественные задачи — это такие задачи, в которых ответ на поставленный вопрос не может быть получен без вычислений. При решении количественных задач качественный анализ также необходим, но он дополняется еще и количественным анализом с подсчетом тех или иных количественных характеристик процесса.

Под тренировочными задачами подразумеваются задачи, требующие простого анализа и простого вычисления. Решение таких задач (в небольшом количестве) необходимо для конкретизации только что сообщенной закономерности. Наиболее легкие из них решаются устно.

Например: Определить сопротивление нихромовой проволоки, длина которой 150 м, а площадь поперечного сечения 0,2 мм².

Графические задачи — это такие задачи, в процессе решения которых используют графики.

Решение графических задач способствует уяснению функциональной зависимостью между физическими величинами, привитию навыков работы с графиками, развитию умения работать с масштабами.

Например:

• 1. Построить график пути равномерного движения, если х = 2 м/с.
• 2. Какие явления характеризует каждая часть графика…

Задачи с техническим содержанием — задачи, в которых отражена связь физики с техникой или производством.

Подобные задачи учитель может составлять сам, используя сообщения из газет, журналов, радио и телевидения. При решении таких задач все внимание учеников сосредоточено на раскрытии новых терминов.

Например: Почему для постройки сверхскоростных реактивных самолетов используют специальные жароустойчивые сплавы?

Задачи с историческим содержанием — это такие задачи, в условиях которых использованы исторические факты об открытии законов физики или каких-либо изобретений. Они имеют большое познавательное и образовательное значение.

Например, в 7 классе, при изучении закона Архимеда для газов, можно решить задачу: Ученый Аристотель, живший в IV веке до н.э. обнаружил, что кожаный мешок, надутый воздухом, и тот же мешок без воздуха, сплющенный, имеют одинаковый вес. На основании этого опыта он сделал неверный вывод, что воздух не имеет веса. В чем заключалась ошибка Аристотеля?

Занимательные задачи — это такие задачи, содержание которых дается в занимательной форме. Они могут быть качественными, экспериментальными или количественными.

Необычная постановка вопроса в таких задачах и последующее обсуждение результатов обычно глубоко заинтересовывают учащихся. К сожалению, в сборниках задач по физике мало задач занимательного характера. Поэтому их приходится подбирать учителю из других источников. Например: Я. И. Перельман «Занимательная физика», «Физика на каждом шагу»; В. И. Зибера «Задачи-опыты по физике».

Пример: почему не удается встать со стула, не нагибая корпуса вперед? Проверить на опыте и т. д.

В особый тип выделяют задачи межпредметного содержания, отражающие связь физики с другими учебными дисциплинами. В задачах с историческим содержанием обычно используют факты из истории открытия законов физики или каких-либо изобретений. Они имеют большое познавательное воспитательное значение.

Экспериментальные задачи — это задачи, при решении которых с той или иной целью используется эксперимент. Эксперимент в задачах используют по-разному. В одних случаях из опыта, проводимого на демонстрационном столе, или из опытов, выполняемых учащимися самостоятельно, находят данные необходимые для решения задачи. В других случаях задача может быть решена на основе данных, указанных в условиях задачи [11].

Опыт в таких случаях используют для иллюстрации явлений и процессов, описанных в задаче, или для проверки правильности решения. Но если эксперимент применяется только для проверки решения, задачу неправомерно называть экспериментальной. Существенным признаком экспериментальных задач является то, что при их решении и данные берутся из опыта.

Решение экспериментальных задач способствует развитию наблюдательности, а также совершенствуют навыки обращения с приборами.

Например: С помощью мензурки с водой определить вес деревянного бруска…

В процессе решения экспериментальных задач у учащихся развивается наблюдательность, совершенствуются навыки обращения с приборами. При этом школьники глубже познают сущность физических явлений и законов.

Физические задачи, в условии которых не хватает данных для их решения, называют задачами с неполными данными. Недостающие данные для таких задач находят в справочниках, таблицах и в других источниках. С такими задачами учащиеся будут часто встречаться в жизни, поэтому решение в школе подобных задач очень ценно. Для того, чтобы проявить учащимся интерес к решению задач необходимо их умело подбирать. Содержание задач должно быть понятным и интересным, кратко и четко сформулированным. Математические операции в задаче не должны затушевывать ее физический смысл, необходимо избегать искусственности и устаревших числовых данных в условиях задач. Начинать решение задач по темам нужно с простейших, в которых внимание учащихся сосредотачивается на закономерности, изучаемой в данной теме, или на уточнении признаков нового понятия, установлении его связи с другими понятиями. Затем постепенно следует переходить к более трудным задачам.