Применение электронного сборника задач при изучении квантовой оптики в средней общеобразовательной школе

Физическая задача как объект познавательной деятельности учащихся. Уровни сложности физических задач. Этапы решения. Психологическая основа сборника. Содержание выделенных структурных элементов физических знаний. Содержание электронного сборника.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Применение электронного сборника задач при изучении квантовой оптики в средней общеобразовательной школе

1. Физическая задача как объект познавательной деятельности учащихся

1.1 Содержание понятия о задаче

В настоящее время однозначного и общепринятого определения понятия «задача» не существует. Это объясняется тем, что в различных областях знаний (психологии, педагогике, кибернетике, методике преподавания физики и др.) при определении этого понятия используются различные подходы и критерии.

Существуют даже различные точки зрения на определение задачи в пределах одной области знаний (например, в психологии). Так, психолог А.Н. Леонтьев определяет понятие «задача» как ситуацию, требующую от субъекта некоторого действия, и считает это определение наиболее общим, широким, охватывающим психологические, педагогические, социальные, экономические, учебные и др. задачи [19].

Среди задач различных видов принципиально выделяются своим назначением и спецификой учебные задачи. Учебная задача по Д.Б. Эльконину представляет собой ситуацию, позволяющую решающему овладеть способами, механизмами, процессами выполнения действий, направленных на овладение определенной системой знаний [19].

Основное назначение, цель и результат учебной задачи заключается в усвоении этих знаний, т.е. в изменении самого действующего субъекта, а не в изменении объектов, с которыми он действует (как это обычно бывает при решении задач других видов). Таким образом, в процессе решения учебных задач у учащихся формируется система знаний вместе с овладением системой способов деятельности. Овладение способами деятельности делает знания учащихся действенными и активными.

Прежде всего, любая задача - это, с одной стороны, комплексная проблема, требующая нахождения способа действий для её решения, с другой - средство для переноса общих теоретических знаний в конкретные действия [4].

Распространенным является понимание задачи как ситуации (проблемной ситуации), в которой человек для достижения стоящей перед ним цели должен установить неизвестное на основе его связи с известным, ситуации с незаполненными местами, которые должны быть заполнены для того, чтобы цель была достигнута.

Проблемная ситуация возникает у человека, который в своей деятельности встречает трудности, препятствия. Препятствие может быть самой различной природы: недостача или несоответствие знаний, средств и способов их применения, необходимость провести некоторые неизвестные действия достижения цели. Кроме этого, субъект (человек) должен заметить, уяснить и пожелать устранить это препятствие.

Столкнувшись с проблемой и уяснив ее, человек начинает активную мыслительную деятельность. Он анализирует ситуацию, выявляет все ее составные части, связи и соотношения с ними, характер и особенности препятствия. Результат такого анализа закрепляется в речи. Полученные при этом описании проблемной ситуации данные, на каком-нибудь языке и есть задача.

Таким образом, задачу можно рассматривать как модель проблемной ситуации, выраженную с помощью естественного или искусственного языка.

Познавательная задача характеризуется наличием у учащихся конкретной цели, учетом имеющихся условий и требований, необходимых для решения задачи, применением соответствующих цели и условиям способов или приемов решения.

В методике преподавания физики не существует однозначного определения физической учебной задачи. Так, А.В. Усова и Н.Н. Тулькибаева определяют Физическую учебную задачу как ситуацию, требующую от учащихся мыслительных и практических действий на основе использования законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике, умениями применять их на практике и развитие мышления» [19].

С.Е. Каменецкий и В.П. Орехов физической задачей в учебной практике называют небольшую проблему, которая решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики. По существу, на занятиях по физике каждый вопрос, возникший в связи с изучением учебных знанийявляется для учащихся задачей» [8].

Б.С. Беликов под физической задачей понимает «физическое явление, точнее - его словесная модель (или совокупность явлений) с некоторыми известными и неизвестными физическими величинами, характеризующими это явление» [2].

В современной школе физические задачи являются мощным орудием изучения предмета. Практика показывает, что физический смысл различных определений, правил, законов становится действительно понятным учащимся лишь после неоднократного применения их к конкретным частным примерам-задачам [3].

Анализ содержания понятия задача позволяет более четко смоделировать процесс обучения решению задач. Поэтому важно, чтобы учащиеся представляли, что такое задача, каково ее содержание и структура, из каких частей она состоит, в чем заключается сущность процесса решения и т.д. Понимание сущности задачи достигается, прежде всего, через раскрытие содержания и выявления ее структуры.

1.2 Структура задачи

Рассмотрим основные подходы к определению структуры, выделению элементов учебной задачи, ее компонентного состава. Обычно считают, что физическая задача состоит из двух компонентов: условия и требования.

Условие - это часть задачи, содержащая сведения о физических объектах, явлениях, процессах, их состояниях и др.

Требование - это та часть задачи, в которой указана цель ее решения, т.е. все то, что необходимо установить в результате решения (найти неизвестную величину, доказать наличие или отсутствие какого-либо свойства или отношения, построить, составить, преобразовать объекты задачи) [19].

Л.М. Фридман к этим элементам в структуре задачи добавляет оператор. Оператор - совокупность действий (операций), которые надо произвести над условием задачи, чтобы выполнить ее требования [18].

Более обобщенный подход к решению вопроса о структуре задачи предлагает В.М. Глушков. Он в задаче разделяет задачную и решающую системы. К задачной системе относятся условия и требования задач. В решающую систему входят научные методы, способы и средства, которые в нашем понимании являются источниками создания конкретных алгоритмов и эвристик для решения задач [19].

Таким образом, задачная и решающая системы составляют структуру задачи, в которую входят исходные объекты, подвергающиеся определенному преобразованию, и продукты этого преобразования.

Структуру задачи определяет характер отношений, связей и зависимостей между условием и требованием, заданными и искомыми величинами задачи. Если учащиеся знакомы со структурой задачи, то это облегчает анализ задачи и поиск методов и средств решения

1.3 Уровни сложности физических задач

Во многих сборниках задач по физике содержатся задачи разной сложности (трудности). Выделяются различные группы задач: простые, сложные и очень сложные задачи (низкого и среднего уровня сложности, повышенной сложности и олимпиадные). Однако при этом критерии отнесения задач к разным уровням сложности не определяются однозначно.

Понятия «сложность задачи» и «трудность задачи» в методике преподавания физики часто применяют как понятия синонимы, поскольку ими характеризуется и субъективная сторона решения задачи - сможет ли учащийся решить или нет.

Трудность задачи в большей степени характеризует субъективность ее решения, чем содержание, сложность же - наоборот.

Наряду с субъективными признаками рассматриваемого понятия имеются и объективные. Их можно выделить исходя из анализа структуры физической задачи, который представлен на рисунке 1.

Критериями сложности задач являются: количество и сложность взаимосвязи объектов исследования; применяемый способ задания задачной ситуации; явный или неявный способы формулировки требования; сложность применяемого математического аппарата. В явном виде требование задачи сформулировано в том случае, когда необходимо найти значение одной или нескольких физических величин, являющихся характеристиками объектов исследования. Исходя из выделенных критериев сложности задач, можно следующим образом выделить уровни сложности задач (таблица 1) [10].

Размещено на

1.4 Основные этапы решения задач

При решении физических задач можно выделить определенные этапы. Так В.А. Балаш - решение большинства физических задач расчетного характера делит на четыре этапа: а) анализ условия задачи и его наглядная интерпретация схемой или чертежом; б) составление уравнений, связывающих физические величины мо, которые характеризуют рассматриваемое явление с количественной стороны; в) совместное решение полученных уравнений относительно той или иной величины, считающейся в данной задаче неизвестной; г) анализ полученного результата и числовой расчет [1].

Уровни сложности задачи

Уровень сложности задачи	Объекты исследования	Требования задачи	Способ задания условия	Математический аппарат	<... Другие файлы: Использование мультимедийных средств при изучении свойств степенной функции в общеобразовательной школе Психолого-педагогические аспекты реализации принципа наглядности при изучении математики в средней школе. Методические основы изучения темы "Свойства... Оригинальные методы решения физических задач В пособии рассмотрено более 20 различных методов решения физических задач. Оно содержит более 300 задач повышенной трудности со всего курса физики сре... Использование компьютерных технологий для управления учебным процессом в средней общеобразовательной школе Основные этапы и направления процесса информатизации учебного процесса России. Рассмотрение проблем внедрения инноваций в современной школе. Эффективн... Скалли М.О., Зубайри М.С. Квантовая оптика. АннотацияКнига знакомит читателя с современными проблемами квантовой оптики, такими как лазерная генерация без инверсии, микромазеры, сжатые состоян... Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей Книга является 4-м переработанным и дополненным изданием сборника качественных задач, подобранных по новой программе по всем темам курса физики средне...