Тюков

Анатолий

Васильевич

- кандидат технических наук, доцент кафедры

физики БиГПИ.

Автор 50 научных работ, в том числе 10 изобретений.

Привлечение студентов
к частично-поисковой
деятельности при решении
учебных задач динамики

в курсе общей физики

 

Преподаватели физики нередко сталкиваются с формальным усвоением студентами тех или иных понятий, с механическим запоминанием учебного материала без ясного его понимания. Вот некоторые примеры, относящиеся к разделу "Динамика":

 студент изображает силы в виде векторов (в учебнике так!), не понимая, что такое сила;

 студент пишет уравнения движения, не понимая, какие величины входят в эти уравнения, каков физический смысл этих величин, какими единицами они измеряются (мы на занятиях так писали!);

 студент предъявляет преподавателю решенную задачу, но не может четко пояснить, как он её решил, и т.п.

Необходимость преодоления формализма в знаниях студентов побуждает преподавателей искать и использовать такую методику, при которой студенты усваивали бы содержание учебной дисциплины осознанно.

Одних только объяснений преподавателя для этого недостаточно, необходимы активные действия обучаемых. Как указывает психолог А.Н. Леонтьев [1], человек творчески работает тогда, когда ему интересно, или когда он вынужден так работать (у него нет иного выхода).

В порядке обмена мнениями и опытом предлагается методика построения занятий с привлечением студентов к поиску алгоритма решения задач динамики (в инерциальной системе отсчета).

Эти задачи решаются по такой схеме:

 выбрать объект (материальную точку, систему материальных точек, твёрдое тело, систему твёрдых тел), движение которого должно быть рассмотрено;

 выяснить, с чем взаимодействует выбранный объект;

 изобразить в виде векторов действующие на выбранный объект силы;

 выбрать систему отсчёта;

 составить уравнения движения в той или иной форме;

 решить в общем (буквенном) виде полученные уравнения с учётом начальных условий движения объекта;

 если полученных уравнений недостаточно для решения, то необходимо составить уравнения движения для других объектов, входящих в материальную систему и решать полученную систему уравнений;

 получив решение в общем (буквенном) виде, проверить его размерность;

 проверить, соответствует ли полученная формула опытным данным (опытным знаниям);

 выполнить вычисления;

 оценить правдоподобность полученного числового ответа.

Каждый пункт этой схемы может быть расписан, расшифрован более подробно и содержать указания, рекомендации студентам по овладению отдельными операциями и схемой в целом.

В зависимости от того, как составлены эти указания, в какой форме изложены, деятельность студентов приобретает тот или иной характер: либо что-то нужно додумать, сравнить, выбрать, обсудить схему и затем применять её, либо даётся в готовом виде и остаётся только применять её.

Если эта схема даются в жёстком виде, то каждая операция выполняется вполне определённым образом.

Например:

Если студенты владеют всеми операциями, указанными в схеме, они смогут (в принципе) решить любую задачу данного типа.

Приведённая схема решения задач динамики материальной точки имеет черты учебного алгоритма: определённость, последовательность, массовость (свойство решать все задачи данного типа), результативность [2].

Эта схема (алгоритм) позволяет направлять деятельность студентов, является для студентов средством самоуправления, для преподавателей - средством управления.

Действия по алгоритму, программе, являются эффективной формой работы, особенно там, где необходима отработка некоторых операций до уровня навыков. Понятия, которые изучают студенты в разделе "Динамика", операции, навыки, которыми они при этом овладевают, являются очень важными для всего курса физики в целом. Исходя из этого, несомненно, нужно давать студентам алгоритм.

Но как его давать?

Очевидно, что без глубокого понимания существа вопроса применение алгоритма может привести лишь к "натаскиванию", выполнению заданий по шаблонам, формализму, о котором говорилось выше.

Исходя из целей: преодоление формализма в занятиях студентов, выработка навыков самостоятельного учения, развитие творческого воображения и т.п., целесообразно строить преподавание динамики с реализацией принципа проблемности на уровне проблемного изложения и частично-поисковом уровне. Привлечение студентов к поиску оправдано еще и потому, что деятельность студентов по решению задач динамики естественным образом содержит элементы поиска. Так, приступая к решению задачи, действуя даже по "жёсткой" схеме, студенты вынуждены искать: "Что же взять в качестве объекта? Движение чего рассматривать?" Когда у него нет опыта решения таких задач, он берет объект наугад, проделывает с ним все операции, затем берёт другой объект, пока не определит искомые величины. Действуя подобным образом, студент решит задачу, но не всегда рациональным путём.

Чтобы найти рациональные решения, студент должен уметь проделывать все операции и видеть, что возможны варианты в отдельных действиях (выбор объекта, выбор осей, запись тех или иных уравнений и т.д.).

В приведённой выше схеме (алгоритме) студентам труднее всего даются первые шаги: выбрать объект и показать действия на него других объектов в виде сил. Одна из причин - непонимание того, что такое механическое действие, механическое взаимодействие и как количественно оценить его (и это несмотря на то, что вопрос рассматривался в курсе средней школы).

Поэтому целесообразно начать с подробного рассмотрения механического взаимодействия.

Что значит: тело механически действует на другое тело? Что это за действие? К каким последствиям приводит? Как это действие (взаимодействие) измерить? Может ли быть действие без материального тела, без материального объекта? Какой математической величиной удобно выразить это действие?

Результат такой учебной поисковой деятельности - понятие "сила".

Понимание того факта, что силы не существуют без конкретных материальных объектов - основа того, что обучаемые смогут показать действующие на рассматриваемый объект силы.

Имеется система сил. С математической точки зрения - система векторов. Перед студентами ставится новый вопрос: нельзя ли оперировать ими, как это делается в математике? Или должны быть какие-то ограничения?

Затем переходим от векторных уравнений к уравнениям в проекциях на координатные оси.

Вначале занимались физикой, затем - математикой, с привлечением студентов к поиску. Поисковая деятельность осуществляется на лекционных, практических занятиях и при выполнении домашних заданий.

После этого следует решение задач с элементами поиска:

После работы по осмыслению понятий, некоторого опыта их применения, подводим, побуждаем студентов к формулировке схемы решения задач такого типа:

Привлечение студентов к поиску алгоритма даёт положительные результаты: студенты могут предложить разные варианты выбора объекта и предложить оптимальный вариант, умеют рационально провести координатные оси и записать рациональные уравнения, умеют отобрать нужную информацию в условиях избыточной информации, дают оригинальные варианты решения, т.е. показывают более свободное владение материалом, чем при работе по схеме, которая была дана им в готовом виде (это выясняется из опросов на аудиторных занятиях, зачётах, экзаменах, из результатов контрольных работ).

Таким образом, организуя работу студентов по изложенной методике, преподаватель ставит студентов в такие условия, когда они вынуждены совершать активные действия. Конечно, эта "нужда" подкрепляется другими приёмами: индивидуальными заданиями, контрольными работами, консультациями и т.д. Вовлечение студентов в поиск позволяет им не просто "прорешать" некоторое количество задач, но и увидеть, "открыть" метод их решения; не только отработать некоторые операции, но и найти их, и приобрести некоторый опыт поисковой деятельности.

Библиографический список:

1. Леоньтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность. М.: Политиздат, 1975.

2. Архангельский С.И. Лекции по теории обучения в высшей школе. М.: Высшая школа, 1974.

 

 

 

Содержание