Экспериментальные задачи на смекалку как способ формирования измерительных умений и навыков

Почти во всех сферах жизни, в любой области деятельности человеку приходится сталкиваться с необходимостью измерить ту или иную величину — температуру воздуха или высоту здания, объем тела или массу детали и т. д. Измерение является наиболее простым познавательным процессом, заключающимся в экспериментальном сравнении данной величины с известной величиной, принятой за единицу сравнения. Иногда необходимые измерения можно выполнить специально назначенными для этого приборами и инструментами. В этом случае измерения называются прямыми или непосредственными. Однако значительно чаще вместо непосредственного определения интересующей величины приходится измерять совсем другие, а нужную — вычислять затем по соответствующим формулам. Тогда измерения называются косвенными. Так, для определения плотности вещества обычно измеряют массу и объем некоторого тела, состоящего из этого вещества, и первую делят на вторую.

Как правило, для измерения величин существуют специально разработанные, «стандартные» методы (например, измерение длины и плотности). Но бывают случаи, когда обычные приемы оказываются неудобными, а, то и вовсе невозможными. Например, возникла необходимость определить диаметр тонкого капилляра в обычном медицинском термометре или найти массу одной капли воды. Линейка и весы, которыми мы располагаем, — чересчур грубые для этих целей приборы. В этих случаях, прямое измерение уместно заменить косвенным, причем можно предложить не один, а множество различных способов. Поэтому важно научиться находить иные пути и приемы нахождения искомых величин.

Экспериментальными задачами на смекалку являются задачи, постановка и решение которых связаны с экспериментом: с различными косвенными измерениями, воспроизведением физических явлений, наблюдениями за физическими процессами, результат решения которых зависит главным образом, от уровня знаний, интеллектуальных и творческих способностей учащихся. Приборы и инструменты для определения тех или иных искомых величин таких задач, казалось бы, совершенно не подходят для этих целей. Однако умело распорядившись ими, задачу можно решить.

Решение задач на смекалку положительно влияет на качество преподавания физики [4]. Они способствуют повышению активности учащихся на уроках, развитию логического мышления, учат анализировать явления, заставляют ученика напряжённо думать, привлекая все свои теоретические знания и практические навыки. Вместе с этим у обучающихся воспитываются трудолюбие, смекалка, самостоятельность, воля, характер, упорство в достижении поставленной цели, интерес к учению, то есть всё то, что в Федеральном государственном образовательном стандарте определено как регулятивные универсальные учебные действия.

Экспериментальные задачи на смекалку делятся на:

* качественные физические задачи К ним следует отнести задачи, поставленные на конкретной физической установке, на конкретном вещественном материале или рассматривающую какую-нибудь конкретную ситуацию. В решении качественных задач отсутствуют числовые данные и математические расчёты. В этих задачах от ученика требуется или предвидеть явление, которое должно совершиться в результате опыта, или самому воспроизвести физическое явление с помощью данных приборов. Примеры таких задач:

• 1) Космонавту, вышедшему в открытый космос и не связанному ни с кораблем, ни с каким-либо иным объектом, необходимо повернуться на 180°. Как он должен поступить?
• 2) Как узнать, намагничено ли старое ножовочное полотно или нет, не пользуясь никакими приборами или другими телами?
• * количественные физические задачи

Задачами этого типа следует назвать такие задачи, решение которых осуществляется путём математической обработки данных, полученных экспериментально, в процессе их решения, то есть уже после того как задача была поставлена. Решение таких задач начинается с планирования эксперимента, который должен быть поставлен для получения количественных данных, нужных для решения задачи. Примеры таких задач:

• 1) Как, пользуясь весами и набором гирь, можно найти вместимость кастрюли?
• 2) Как с помощью медных монет найти массу линейки?