Дәріс №5. Тақырыбы: Физикадан есептердің классификациясы және шығаруға үйретудің әдістемесі

Дәріс мазмұны:

Есеп шығару физиканы оқыту процесінің ұдайы бөлінбес құрамды бөлігі болып саналады,өйткені ол физика сабақтарының түгелдей барлық түрлері мен кезеңдерінде және кластан тыс жұмыстарында кездеседі.Есеп шығару, физиканы оқытудың әдістері, тәсілдері, амалдары ретінде әр жақты мағыада қолданылады. әр сабақтың өзінде де физикалық есептерді шығарудың мыныдай маңызы бар: 1)оқушылардың логикалық және физикалық ойлауын дамытады, математикалық амалдар мен түрлендіруді орындауға жаттықтырады, физикалық заңдар мен эксперименттің сандық және сапалық мағыналарын ашады; 2)физикалық құбылыстар мен заңдылықтардың практикалық маңызына және өмірмен байланыстылығына көз жеткізеді;3) мектеп оқушыларының тапқырлыққа, өз бетінше жұмыс істеуге, еңбек сүйгіштікке, қиындықты жеңу төзімділігіне үйретеді, олардың ерік жігерін қайрайды; 4) физикалық ұғымдарды, жастардың практикалық ебдейліктері мен дағдыларын, шығармашылық қабілеттерін қалыптастырыды; 5) оқушылардың алған білімдерінің тереңдігі мен беріктігін тексереді; 6) сабақта проблемалық ситуация қойып, оны шешуге жәрдемдеседі; 7) физикалық құбылыстар мен заңдарды және теорияларды талдауға, қортындылауға, олардың арасындағы өзара байланыстарды анықтауға жәрдемдеседі; 8) оқушылардың білімдерін, ебдейліктерін, дағдыларын жүйеге келтіріп, оларды дамытады және тереңдетеді; 9) пән аралық байланысты (математика, химия, астрономия, сызу, биология, география) күшейтуге ықпал жасайды; 10) оқушылардың физикаға деген қызығушылығын арттырады. Сондықтан да физикадан есеп шығару бағдарлама және емтихан талаптары бойынша және міндетті түрде қолданылатын оқыту әдістерінің негізгілерінің біріне саналады.

Физикалық есептерді шығару арқылы мұғалім сабақта оқушылардың білімі мен дағдыларын тексеріп бағалайды, жаңа материалды түсіндіреді және оны бекітеді, проблема қойып оны зерттейді, сын жұмысын өткізеді, эксперимент орындатады, үйде өз бетінше жұмыс істетеді, олимпиада мен конкурстарды ұйымдастырады, т.т.

Физикалық есептер негізіне мазмұны, дидактикалық мақсаты және шығару тәсілдері бойынша классификатцияланады.

Физика есептері мазмұнына қатысты физиканың жеке тарауларына (механика, оптика. т.т.) қарай және де тарихи, политехникалық мазмұны, қызықты, шығармашылықты, экспериментті, кешенді болып бөлінеді.

Эксперименттік есептер мына типтес болып та келеді:

1) «Пружинаны бнлгілі масштабпен теңдей өлшем бірліктеріне бөліп (градуировка), оның ұзаруы мен оған түсірілген күштің байланыстылығын көрсететін формуланы өрнектеңіз».

2) «Берілген сұйықтықтың тығыздығын ареометрдің жәрдемімен анықтаңыз».

3) «Физика кабинетіндегі электр қоңыраудың істейтін моделі, гальваникалық элемент, кілт, сымдар берілген. Электрқоңырау бір ақ рет шылдырауы үшін электр тізбекті қалай қосу керек? Оның схема сызығын көрсетіңіз»

Қызықты физикалық есептер көп кездеспейді.Оған мынадай есеп мысал бола алады:

«болат стерженнің екі ұшын да бірдей магниттік полюске магниттеуге болады ма? Егер болса, қалай? Егер болмаса, неге?»

Шығармашылық есептердің; ерекшелігі зерттеушілік («неге?» деген сұраққа жауап беретін) және конструкторлық («Қалай істеу керек?» деген сұраққа жауап іздейтін) есептер болып екі түрге бөлінеді.

Өндірістік техникалық; (политехникалық) мазмұны есептер физика сабақтарында көп шығарылады.Бір мысал:

«Шахтаға массасы 280кг лифт бірқалыпты үдемелі қозғалыспен түсіріледі.Ол 10с ішінде 35м тереңдікке түседі. Лифт қанатының керілуін табыңыз.»

Бұл есептердің 2-3 түрі бір есепте бірігіп келсе, оны аралас (біріктірілген) кешенді есеп деп атайды, олар көп кездеседі.

Барлық физикалық есептер берілу шарты бойынша текстік, экспериментік, графиктік, сурет-есеп сияқты салаларға бөлінеді.Дидактикалық мақсатта олар қарапайым, жаттығу, күрделі (біріктірілген) есептер болып саналады. Қарапайым (оңай) есептер 1-2 формула мен заңдылықтарды, жеңіл экспериментті пайдалану арқылы шығарылады. Жаттығу есептері көбінесе жаңа материалды бекітуге сұрақ ретінде шешуге Н күш әсер еткенде дене 0,2 м/с үдеу алады.Дененің массасын анықтаңыз.Ал «қиын» (күрделі) есептерді шығаруда бірнеше бөлімдердің заңдары мен формулалары, қортындылары мен эксперименттік дағдыларды пайдаланылады.

Шығару әдістеріне қарай сандық, сапалық, графиктік, эксперименттік есептер деп бөлінеді.

Математикалық түрлендірулер мен есептеулердің жәрдемімен шешілетін есептер сандық есептер деп аталады.Ал сапалық есептерде қарастырылатын құбылыстың тек физикалық мәні ғана ашылады («массалаоры бірдей мыс және алюминий кубиктер суға батырылған. Оларға әсер ететін итеруші куш бірдей болады ма?»).

Физика есептерін шығарудың тәсілдері мен әдістемесі.

Физикалық есептері шығару тәсілдерінің мынадай түрлері кездеседі:

1. Арифметикалық; тәсілдер есептер математикалық теңдеулер құрылмай, арифметикалық амалдардың жәрдемімен, сұрақтар қою арқылы шығарылыды. Бұл тәсіл, мысалы, жылу мөлшерін анықтауда көп қолданылады.

2. Алгебралық; тәсіл физикалық формулалардың негізінде математикалық теңдеулер құру арқылы есептер шығарғанда қолданылады. Мұндай есептер физиканың әр тарауында көп-ақ.

Күрделі, қиын есептердің көбісі осы тәсілмен шығарылады.

3. Геометриялық; тәсіл физикалық есептерді шығаруда фигуралардың геометриялық және тригонометриялық қасиеттерін қолдану қажет болған жағдайда пайдаланылады.Мұндай тәсіл кинематика, статика, электростатика, фотометрия, геометриялық оптика тарауларында есептер шығаруда көп қолданылыды.

1. Графиктік тәсіл арқылы есептер шығарылғанда, олардың жауаптары, түрлі графиктерді талдау негізінде алынады.

2. Эксперименттік тәсіл бойынша есептер эксперимент жүргізудің негізінде шешіледі.

3. Аналитикалық; тәсілде есептің мазмұны жеке қарапайым элементтерге жіктеліп, жан-жақты талданып, соның негізінде тбуға қажетті шаманы бірден анықтаудың заңдылықтары қарастырылады (жалпыдан жекеге көшу).Бұл «өгізді тікелей мүйізден ұстаумен» бара-бар тіке төте жол.Яғыни есептің жауабына қатысты формуланы бірден тауып аламыз да, ол арқылы есепті басқа теріс жолдарға бұлтаңдатпай, оған берілген мәндерді қойып есептейміз. 4. Синтетикалық; тәсілмен (жекеден жалпыға көшу) шығарғанда, есептің берілгендерді бойынша қандай шамаларды алдымен табуға болса, соны ретімен анықтап, ең ақырында ғана есептің шешуіне жетеміз. Сондықтан да, аналитикалық тәсілді жоғары, ал синтетикалық амалды төменгі кластарда пайдатанған әдістемелік жағынан тиімді деп есептелінеді.

Көп жағдайда физикалық есептер біріккен түрде аналитикалық- синтетикалық тәсілмен де шығарылады, ал кейде 4-5 тәсілдер араласып-қосылып, кешенді формада да шешіледі.

Физика есептерін шығаруда анықтамалық кестелер,логарифмдік сызғыш, микрокалкулиятор, ЭЕМ, перфокарта, тексеру- оқыту машиналары, арнаулы дидактикалық тапсырмалар мен программаланған сын жұмыстары жайлы оқу құралдар кең қолданылуы керек.

8. Көп жағдайда физикалық есептер біріккен түрде аналитикалық – синтетикалық тәсілмен де шығарылады, ал кейде 4-5 тәсілдер араласып-қосылып, кешенді формада да шешіледі.

Физика есептерін шығаруда анықтамалық кестелер, логарифмдік сызғыш,микрокалькулятор, ЭЕМ, перфокарта, тексеру-оқыту машиналары, арнаулы дидактикалық тапсырмалар мен программаланған сын жұмыстары жайлы оқу құралдары кең қолданылуы керек.

Жалпы алғанда, физика есептерін шығарудың әдістемесі мынадай негізгі кезеңдерден (мұғалімнің не оқушының қызметінен) тұрады:

1) есептің текстін оқу және талдау, терминдер мен шамалардың мәндерін түсіндіру (мысалы, шығарылған №530 есепті шешудің әдістемесін қарастырайық);

Тексті кітаптан 1-2 рет оқу. Талдауды мынадай сұрақтарға жауап алу арқылы жүргізуге болады: Лифт қалай қозғалып барады? Ол қандай қозғалыста? 10 секундте қанша тереңдікке түскен? Нені табуды сұрайды? Канаттың керілу күші F қалай бағытталған?

2) есептің шартын жазу, тиісті сурет схемаларын салуды есептің шығарылуынан көріңіз;

3) физикалық мағыасын ашу мақсатында есептің мазмұнын (құбылыстарды, процестерді) талдау, есепті шығаруға қажетті ұғымдар мен заңдарды қайталап, еске түсіру;

4) есепті шығарудың (эксперименттік жасаудың) жоспарын жасау, физикалық константа мен кесте мәліметтерін пайдалану, график- суретті талдау (мысалы, синтетикалық тәсіл үшін);

5) Физикалық шамалардың мәндерін бірдей SI системасында келтіру ( g=9,8 м/с );

6)берілген және табуға керекті шамалардың байланыстарын көрсететін заңдылықтарды анықтау, тиісті формулаларды табу:

Бір қалыпты үдемелі қозғалыс,Ньютонның екінші заңы: а =2h/t

P=mg, R=ma, F =P-R

7) теңдеулер системасын шешу (эксперименттің приборларын дайындау) F =m(g-2h/t )

8) табуға керекті шаманы есептеп шығару және талқылау (эксперименттің нәтижелерін талдау, жазу);

9) есепті шығарудың басқа да тәсілдердің қарстыру (мысалы, аналитикалық тәсіл), олардың ең тиімдісін таңдап алу (класс оқушыларының орташа дайындық жағдайында, синтетикалық тәсіл тиімді деп санаймыз).

Физика есептрін шығарудың тура төте жолы- есепті альгоритмдеу.Алгоритмді түзу процесін есептеп алгоритмдеу деп атайды. Ал алгоритм дегеніміз- есепті шығару тәсілдерінің реттелген дұрыс тізбегі.Алгоритмнің айны-қатесіз дұрыс (оптимал) жолы, жалпы алғанда, оның мынадай алгоритмдік құрылымына сүйеніп түзіледі: есепті шешу кезеңдері- 1) есептің шартымен танысу, 2) есепті шешудің жоспарын жасау, 3) жоспарды жүзеге асыру, 4) есептің шешімін тексеру; бұл кезеңдерді жүзеге асырудың амалдары- есеп шығарудың бағдар бағытын айқындау оны орындау, шығарылған есептің есептің нәтижесін байқап көру.

Осындай ұстамның (принциптің) негізінде есепті шығару процесі алгоритмделінеді.