Решение экспериментальных задач

Пояснительная записка

Решение задач – неотъемлемая составная часть процесса обучения физике, поскольку она позволяет формировать и обогащать физические понятия, развивать физическое мышление учащихся и их навыки применения знаний на практике не только на уроках, но и в повседневной жизни. Наряду с этим у школьников воспитываются трудолюбие, смекалка, самостоятельность, воля, характер, упорство в достижении поставленной цели, интерес к учению.
Поскольку физические задачи отличаются друг от друга главным образом по содержанию и дидактическим целям, то их можно классифицировать:

1. по содержанию;
   
2. по способу выражения условия;
3. по основному методу решения.

По основному методу решения задачи подразделяют на качественные, вычислительные, графические, экспериментальные. Экспериментальными называют задачи, в которых эксперимент служит средством определения величин, необходимых для решения, дает ответ на вопрос или является средством проверки сделанных согласно условию расчетов.

К экспериментальным задачам относятся такие физические задачи, постановка и решение которых органически связаны с экспериментом: с различными измерениями, воспроизведением физических явлений, наблюдениями за физическими процессами, сборкой установок электрических цепей и т. д. Большинство таких задач строится так, чтобы в ходе решения ученик сначала высказал предположение, обосновал его, а потом проверил его опытом и сделал необходимые выводы. Такое построение вызывает у учеников большой интерес к задачам и при правильном решении большое удовлетворение своими знаниями. Экспериментальные задачи в отличие от текстовых, как правило, требуют больше времени на подготовку и решение, а также наличия у учителя и учащихся навыков в постановке эксперимента. Однако их решение  положительно влияет на качество преподавания физики. Как и всякий эксперимент, экспериментальные задачи в значительной мере способствуют повышению активности учащихся на уроках, развитию логического мышления, учат анализировать явления, заставляют ученика напряженно думать, привлекая все свои теоретические знания и практические навыки, полученные на уроках. Решение  этих задач воспитывает у учащихся стремление активно, собственными силами добывать знания, стремление к актуальному познанию мира, способствует получению прочных, осмысленных знаний, умению пользоваться этими знаниями на практике, в жизни.
Самостоятельное решение учениками экспериментальных задач способствует активному приобретению умений и навыков исследовательского характера, развитию творческих способностей. Здесь им приходится не только составлять план решения задачи, но и определять способы получения некоторых данных, самостоятельно собирать установки, отбирать и даже «конструировать» нужные приборы для воспроизведения того или иного явления. Все это может происходить во время уроков, во внеурочное время, а также выполняться детьми дома. 

Задачи с экспериментом помогают ученикам лучше решать расчетные, решение которых часто сводится к подстановке чисел, данных в условии, в формулы без уяснения физического смысла. Такие задания обычно не имеют всех данных, необходимых для решения. Поэтому ученику приходится сначала осмыслить физическое явление или закономерность, о которой говорится в задаче, выявить, какие данные ему нужны, продумать способы и возможности их определения, найти и только на заключительном этапе подставить в формулу, что ребенок делает уже вполне осмысленно.

Экспериментальные задачи делятся на качественные и количественные. В решении качественных задач отсутствуют числовые данные и математические расчеты. Здесь от ученика требуется или предвидеть явление, которое должно совершиться в результате опыта, или самому воспроизвести физическое явление с помощью приборов. При решении количественных задач сначала производят необходимые измерения, а затем, используя полученные данные, вычисляют с помощью математических формул ответ задачи.

Основные этапы решения экспериментальной задачи сходны с решением любой физической задачи, но имеются некоторые особенности. Готовя такую задачу, следует не только отобрать необходимое оборудование, но и предварительно опробовать его. Ибо в условии обычной текстовой задачи можно сделать оговорку об идеализации физического явления или процесса, например, трение не учитывать, напряжение источника тока постоянно, сопротивление амперметра в расчет не принимать и т.п. В экспериментальной задаче такая идеализация не всегда возможна, и с влиянием сопутствующих факторов приходится считаться, их нужно заранее выявить и по возможности устранить. При коллективном  решении заданий к экспериментальной части предъявляются такие же требования, как к демонстрационному эксперименту: опыты должны быть убедительными, выразительными, хорошо видны со всех мест класса. Поэтому в таких задачах следует использовать демонстрационные приборы.
Экспериментальные задачи могут быть использованы в любой части урока. Но при этом цели применения, методика, а соответственно и содержание задач будут несколько различны. Весьма полезны 10-15 минутные классные упражнения учащихся по решению заданий с последующим разбором и выяснением причин допущенных ошибок. Их можно давать как перед изучением новых понятий, так и при закреплении материала. Один – два раза в году можно проводить контрольные  или самостоятельные работы по решению таких задач. Их содержание, количество вариантов, степень сложности подбирает учитель в зависимости от наличия оборудования в кабинете. Наиболее сложные экспериментальные задания можно широко использовать в работе физических кружков, факультативов, элективных предметов, давать учащимся как индивидуальные, так и групповые задания.
Попробуем систематизировать  экспериментальные задачи за курс основной школы.

В таблицу вошли задачи из учебников по физике для 7, 8, 9 классов А. В. Перышкина. Больше всего экспериментальные задачи используются в 7 классе. С этого времени начинается изучение физики в школе. Именно здесь закладывается основа для дальнейшего изучения предмета, поэтому на этом этапе обучения необходимо больше уделять времени таким заданиям. В 9 классе количество экспериментальных задач существенно сокращено. Здесь широко представлены вычислительные задачи. Для них характерно то, что ответы на поставленные вопросы могут быть получены лишь с помощью математических расчетов, что вполне оправдано на этой ступени обучения физике, поскольку это необходимо для осознанного запоминания физических законов и ознакомления учащихся с одним из методов исследования физических явлений – математическим анализом. Поэтому учитель может разбирать экспериментальные задания на дополнительных занятиях, а также задавать их в домашнем задании.
Экспериментальные задачи имеют огромное значение при изучении физики в основной школе, особенно в  седьмом классе, когда  закладывается фундамент для изучения предмета и понимания его в дальнейшем.