ключевые задачи

1. Система физических задач в школьном курсе

Усольцев
А.П.

2. вопросы

2
1. Чем больше решить задач, тем лучше?
2. Сколько задач ученику надо решить,
чтобы научиться решать задачи по этой
теме?
3. Какие это должны быть задачи?
4. Что является системообразующим
фактором для создания системы
физических задач?
5. Как организовать решение задач?

3. Важное замечание

3
Важное замечание
• Физическая задача – средство,
инструмент, а не цель физического
образования!
(Цель – достижение предметных, метапредметных и
личностных результатов)
• ОГЭ, ЕГЭ – средство проверки качества
физического образования школьников,
а не самоцель.

4.

Что такое
«физическая задача»?
4
Физическая задача – это выраженная с помощью
информационного кода (текстового,
графического, образного и их комбинаций)
проблемная ситуация, которая требует от
обучающегося для её решения, мыслительных и
практических действий на основе законов и
методов физики, направленных на овладение
знаниями и умениями, на развитие мышления и
на понимание физических закономерностей

5. Задачи из средства превратились в самоцель и в главный фактор негативного отношения школьников к физике!

5
Более или менее трудные задачи
решают 5 % ВСЕХ выпускников.
Другими словами, 95 % школьников
за 5 лет изучения физики в школе
не научились решать задачи!
(Л.Э. Генденштейн)
Некоторые слайды взяты из его презентации

6.

Почему, проучившись пять лет,
школьник так и не научился
решать задачи?
6
ТИПИЧНЫЕ ПРИМЕРЫ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МАССОВОЙ ПРАКТИКЕ
Задача 11 класс
За 5 мс магнитный поток,
пронизывающий контур,
убывает с 9 до 4 мВб.
Найти ЭДС индукции в контуре.
ЧЕМУ УЧАТ ТАКИЕ ЗАДАЧИ?
ГДЕ ПРОГРЕСС ЗА ЧЕТЫРЕ ГОДА УЧЁБЫ?

7.

«Медвежья услуга» задач
на подстановку
При знакомстве с новой формулой её
обычно «обкатывают» с помощью задач
на подстановку, чтобы ученики лучше
запомнили формулу.
7
Формируется иллюзия, что для решения любой
задачи достаточно найти «нужную формулу» из учебника
(«с такими же буквами»).
Физические формулы воспринимаются учеником не
как закономерности, а как шаблоны для подстановки
численных значений.
Физический смысл формул учеником не осознаётся.
Пример: не знаю, какой буквой обозначается «девочка
купила»

8.

ЗАДАЧА — ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ
ЛОВУШКА
8
Задача состоит из условия и вопроса.
Условие задачи — повествовательные предложения.
«Тело свободно падает с высоты 80 м без начальной
скорости».
«Участок электрической цепи состоит из двух
последовательно соединённых резисторов
сопротивлениями 2 Ом и 3 Ом. Напряжение на концах
участка равно 10 В».
Повествовательные предложения ничего не требуют от
ученика — в них «просто» содержится некоторая
информация.

9.

Вопрос же задачи — это всегда
9
вопросительное или побудительное
предложение.
Такие предложения содержат прямое
требование.
«Чему равна скорость тела непосредственно перед
падением на землю?»
«Найдите напряжение на каждом резисторе».
По этой причине внимание ученика невольно
фокусируется на вопросе задачи, а её условие
становится «фоном с неясными очертаниями».
В этом и состоит ловушка!
Дело в том, что найти ответ на вопрос задачи можно,
только исследовав ситуацию, описанную в условии.

10.

ЗАРИСОВКА С НАТУРЫ
(как часто решает задачу ученик)
10
В воде плавает льдина.
Объём надводной части льдины равен 2 м3.
Чему равна масса льдины?
Первый взгляд ученика — на вопрос задачи.
В воде плавает льдина. Объём надводной части
льдины равен 2 м3. Чему равна масса льдины?
Второй взгляд ученика — на численные данные.
В воде плавает льдина. Объём надводной части
льдины равен 2 м3. Чему равна масса льдины?
Третий взгляд ученика — на ответ (если он доступен):
18 т.

11.

После этого ученик пытается получить
«нужный» ответ сразу из численных
данных в условии, используя «формулы из
учебника с теми же буквами» и, возможно,
справочные данные (например, значения
плотности льда и воды).
11
Однако, увы, формул «из учебника», дающих такой
ответ сразу, нет…
Какой правильный первый взгляд на задачу?
В воде плавает льдина. Объём надводной части
льдины равен 2 м3. Чему равна масса льдины?

12. Ключевая задача

12
Ключевая задача
Использование
(в разнообразных ситуациях,
в том числе,
при решении задач ЕГЭ)
Закономерности
Численные
характеристики
явления
явление
Ключевая ситуация
Модель
Практическое
применение:
объяснение и
прогноз

13. Каковы функции физических задач?

13
1. Функция реализации принципа первоначального
максимального ограничения информации (вводномотивационная). Цель использования задачи мотивация, т.е. задание направленности действий и
выделение главного, существенного в изучаемом
материале.
2. Функция реализации принципа максимального
внешнего разнообразия действий внешней среды. Цель
использования задачи - подготовка учащихся к
практическому применению теоретических знаний.
А.П. Усольцев

14. Классификация задач

На проверку функциональной грамотности
Классификация
Встречаются взадач
ЕГЭ
14

15. Система задач

Репродуктивные
математические умения:
•линейные уравнения;
•системы линейных уравнений;
•соотношения в прямоугольном
треугольнике (тригонометрия);
•действия со степенями
Репродуктивные
физические умения:
•Указание сил;
•Запись законов движения;
•Запись закона сохранения
импульса, энергии и пр.
Ключевая
ситуация
+
Система
задач
15
Использование
в разнообразных ситуациях,
(в том числе, при решении задач ЕГЭ):
текстовые,
графические,
задачи-рисунки /
экспериментальные
вычислительные,
логические
сложные (части С)

16.

КЛЮЧЕВЫЕ СИТУАЦИИ
16
Тысячи задач школьного курса физики
группируются вокруг нескольких десятков
различных ситуаций.
Эти ситуации можно назвать ключевыми

17.

17
7 класс
Равномерное движение тела
Движение тела с разными скоростями на двух участках
Равновесие груза, подвешенного на пружине
Покой и движение тела при учёте трения
Закон Архимеда. Плавание тела
Равновесие жидкости в сообщающихся сосудах
Равновесие поршней гидравлического пресса
Равновесие грузов на рычаге
Подъём груза с помощью блока
Подъём груза по наклонной плоскости

18.

18
8 класс
Установление теплового равновесия
между телами
Электризация тел (в том числе через влияние)
Прохождение постоянного тока по проводнику
Прохождение тока по последовательно и
параллельно соединённым проводникам
Взаимодействие проводников с токами
Взаимодействие между магнитами и
проводниками с токами
Поворот рамки с током в магнитном поле
Возникновение индукционного тока
Формирование изображения в зеркале
Формирование изображения в тонкой линзе

19.

19
9 класс
Равномерное движение тела
Равноускоренное движение тела
Свободное падение тела
Движение тела по горизонтали и по вертикали
Движение тела по наклонной плоскости
Движение планеты по круговой орбите
Движение по окружности в вертикальной плоскости
Реактивное движение
Равновесие материальной точки
Колебания маятников (нитяного и пружинного)
Распространение волны

20.

20
Если ученики научатся исследовать несколько
десятков ключевых ситуаций, то они смогут решить
тысячи задач, основанных на этих ситуациях.
Ключевые ситуации являются объектами
исследования для формирования
исследовательского подхода при изучении
физики и обучении решению задач.

21.

Составление задач
по основным ключевым ситуациям
21
«Открытые» совместно с учениками основные
закономерности данной учебной темы становятся
источниками задач, которые ученики ставят сначала
совместно с учителем, а потом — самостоятельно.
Основное внимание уделяется качественным задачам,
способствующим пониманию, а не формальному
применению заученных, но непонятных формул.

22.

ГРАФ ИССЛЕДОВАНИЯ СИТУАЦИИ
22
СИТУАЦИЯ
Какие явления
происходят в этой ситуации?
Какие соотношения справедливы
для этой ситуации?
Какие задачи можно поставить,
используя эти соотношения?
Задача
…
…
…
Задача
Типовые
задачи ЕГЭ

23. Система задач по теме «Сила Архимеда»

Равновесие грузов на рычаге
до и после погружения в
жидкость
Тело покоится
на дне
Экспериментальные,
видеозадачи
Плавание
тела
Качественные
задачи
23
Подъёмная сила:
воздушный шар, рыбак
на льдине, судно
График
зависимости
архимедовой силы
от глубины через
границы двух
жидкостей
Fa (h)
в классе - дома, с учителем - самостоятельно, обязательные - по желанию

24.

24
V=20 см3
В стакане
вода
Какой груз надо
положить, чтобы
уравновесить
весы?

25.

h
Построить график
зависимости
h(Fa)
Fa

26.

27. Качественные задачи

26
• Повысится или понизится уровень Каспийского
моря, если утопить все плавающие в нём
корабли?
• Увеличится или уменьшится осадка надувной
лодки в воде на планете, где ускорение
свободного падения больше земного в 100 раз?
• Что меньше весит: килограмм пуха или
килограмм железа?
• Вечные двигатели на основе действия
архимедовой силы. Что не так?

28.

Задача
Трубка за концы подвешена на двух динамометрах, при этом
один из концов трубки оказался существенно выше.
В верхний конец трубки вставляют плоский магнит.
Придумайте и решите как можно больше задач,
связанных с данной ситуацией.
27

29.

27
Оценивание
Каждая придуманная и решённая задача оценивается 10 баллами.
Задачи, придуманные в рамках одних и тех же физических явлений и
на основе одних и тех же моделей, считаются за одну задачу.
Например, две задачи, в которых используется одни и те же
закономерности механического движения (явления) материальной точки
(модели), но отличающиеся лишь вопросом задачи или вариацией одних и
тех же данных, будут считаться за одну задачу. Такие дублирующие задачи
штрафуются одним баллом (-1 балл). Но если во второй задаче на
закономерности механического движения необходимо использовать модель
не материальной точки, а модель абсолютно твердого тела (учитывать
моменты сил), то такая задача считается за отдельную.
Задача, требующая учёта больше одного физического явления и
больше одной модели, поощряется дополнительным баллом (+1 балл за
каждое дополнительное явление и модель).

30. Ответы

27
1. Чем больше решить задач, тем лучше? нет
2. Сколько задач ученику надо решить,
чтобы научиться решать задачи по этой
Чтобы была система
теме?
3. Какие это должны быть задачи?
4. Что является системообразующим
фактором для создания системы
физических задач?
Ключевая ситуация
5. Как организовать решение задачи?

31. Ключевая задача

• это задача, овладение решением которой позволяет
школьнику усвоить алгоритм целого класса задач,
наиболее распространенных по изучаемой теме на уровне
школьных требований».
• ключевые задачи должны соответствовать некоторым
классам задач, которые выделяются на основе
содержательного анализа задач, критерии выделения
классов должны иметь существенный (не формальный)
характер;
• решение ключевой задачи должно приводить к осознанию
учащимися некоторого всеобщего принципа или отношения
изучаемой дисциплины (или её раздела).

32. Ключевая задача

• это задача, овладение решением которой позволяет
школьнику усвоить алгоритм целого класса задач,
наиболее распространенных по изучаемой теме на уровне
школьных требований».
• ключевые задачи должны соответствовать некоторым
классам задач, которые выделяются на основе
содержательного анализа задач, критерии выделения
классов должны иметь существенный (не формальный)
характер;
• решение ключевой задачи должно приводить к осознанию
учащимися некоторого всеобщего принципа или отношения
изучаемой дисциплины (или её раздела).