Основные требования к алгоритмам

Алгоритмы по решению физических задач в средней школе.

Актуальность темы обосновывается тем, что учащиеся не умеют решать типовые стандартные задачи. Школьники не учатся методам решения задач, а просто пытаются их решать путем проб и ошибок, стремясь найти подходящую формулу, ведущую к ответу. Методы решения задач по основным разделам физики можно представить в форме алгоритмов решения задач.

Усвоение знаний происходит в процессе их применения – вначале в ситуации, сходной с той, что использовалась учителем при объяснении, а затем в новых ситуациях. Решение физических задач является одним из средств, обеспечивающих применение, перенос знаний, а потому и их усвоение. Не может учащийся усвоить законы Ньютона, пока он многократно не поупражняется в поиске взаимодействующих тел, сил, характеризующих взаимодействие, в нахождении их равнодействующей и обусловленного ею ускорения. С другой стороны, решение задач не может быть успешным без знания некоторых теоретических положений и выражающих их уравнений, которые прежде всего надо знать.

Решение задач по праву считается одним из средств развития мышления. Но не всякая задача и не всякая организация ее решения в классе способствует развитию мыслительных способностей. Ни задача на подстановку в формулу числовых значений, ни непосильные для большинства в классе задачи не разовьют мышления (равно как и решение задачи одним учеником у доски, когда класс просто копирует написанное). Здесь очень важен дидактически обоснованный подбор системы задач и формы организации их решения на уроке.

Причины, объясняющие неумение школьников решать задачи

К сожалению, многие учащиеся и выпускники школ испытывают большие трудности в решении даже стандартных типовых задач. Отсутствие у школьников умений решать задачи создает у них отрицательное отношение к физике, разрушает интерес, подрывает веру в собственные силы. Причин, объясняющих неумение школьников решать задачи, много. Это и перегрузка школьного курса физики учебным материалом, не позволяющая выделить достаточное время на тренировку и упражнения; бессистемность в подборе задач, проявляющаяся в том, учащимся предлагается случайный набор задач, не соответствующий необходимому переходу от простого к сложному, от одного типа к другому; и просто стремление отдельных учителей задавать на дом побольше задач в надежде, что большее число решаемых задач автоматически сформирует нужные умения. Мало пользы приносит и такая организация решения задач на уроке, когда учащиеся один за другим решают задачи у доски, а класс находится в позиции молчаливого созерцателя.

Главная же причина, приводящая к тому, что многие учащиеся не умеют решать типовые стандартные задачи, состоит в том, что школьники не учатся зачастую методам решения задач, а просто пытаются их решать путем проб и ошибок, стремясь найти подходящую формулу, ведущую к ответу. Методы же решения отдельных классов задач могут быть выражены в форме алгоритмов.

Алгоритм можно понимать, как систему предписаний, последовательное выполнение которых позволяет решить все задачи, относящиеся к определенному классу.

Хотя и изредка, но встречаются возражения против использования алгоритмов, а среди их сторонников нет единства в вопросе о том, какими должны быть алгоритмы решения отдельных типов задач. Чтобы приучить школьников к использованию алгоритмов, требуется значительное время, а его у учителя физики всегда не хватает. Без затрат времени на обучение использованию алгоритмов не обойдешься, но эти затраты времени окупаются. Бояться затрат времени на обучение алгоритмическому подходу – значит оставаться в рамках старых методов, не дающих хороших результатов.

Польза алгоритмов

Польза алгоритмов состоит в следующем.

Во – первых, решение задач по алгоритму – вовсе не механический процесс, не требующий мышления. Ведь в процессе алгоритмического решения задачи учащийся должен распознать класс, к которому относится данная задача, т. е. в результате сравнения новой задачи с ранее решенными он должен обнаружить общность, сходство задач и лишь потом выбрать нужный алгоритм. Применение алгоритма требует конкретизации знаний, переноса знаний на сходную или новую ситуацию, а это учит школьника думать.

Во – вторых, в обучении физике используются не алгоритмы, а предписания алгоритмического типа. Это значит, что система таких предписаний, не регламентирует жестким образом буквально всех действий, которые надо осуществить, чтобы с неизбежностью получить верное решение. Следовательно, в предписаниях алгоритмического типа, которые мы лишь условно называем алгоритмами, даются указания, определяющие лишь общие направления поиска плана решения задачи и оставляющие обширные возможности для самостоятельного решения учащимися ряда вопросов. Каждое предписание лишь указывает, что надо делать, а вот как делать – учащийся должен решать сам.

В- третьих, польза алгоритмов состоит в том, что алгоритмический метод подготавливает учащихся к решению и творческих задач, так как в алгоритмическом решении типовых задач формируются те мыслительные действия и умения, которые затем с автоматизмом навыка будет выполнять учащийся, переходя от решения типовых задач к творческим. Ставя цель формирования творческого мышления, надо начать с формирования простейших мыслительных действий и умений.

В – четвертых, польза алгоритмов в том, что они облегчают школьникам процесс овладения умениями решать задачи и позволяют научить всех учащихся, а не избранных, решать типовые задачи, так как учить решать задачи – это учить методу рассуждений, а алгоритмы как раз и задают метод

И последнее о пользе алгоритмов. Их применение учащимися, помогая им научиться решать задачи, создает у них уверенность в своих силах и способностях, что крайне важно в деле обучения.

Основные требования к алгоритмам

Какими должны быть алгоритмы решения физических задач?

Когда речь идет об алгоритме в строгом смысле слова, то считается, что каждое предписание должно быть элементарным, т. е. содержать указания на выполнение одного простейшего действия, а весь набор предписаний должен быть таким, чтобы он позволял решать все задачи данного класса. Следовательно, элементарность каждого предписания и полнота набора предписаний – это два важнейших требования, предъявляемых к алгоритмам вообще.

Однако, если речь идет об алгоритмах решения задач, т.е. фактически не об алгоритмах в строгом смысле, а о предписаниях алгоритмического типа, то указанные требования должны быть оценены дидактически. Допустим, мы хотим полностью выполнить требование элементарности предписания, составляя алгоритм решения динамических задач. Начинать их решение надо с выбора системы отсчета. Выбор системы отсчета предполагает выбор начала системы координат, положительного направления осей, момента времени, принимаемого за начальный, т. е. в целом, выполнения четырех операций. Далее надо найти силы, действующие на тело, что также должно быть регламентировано в виде нескольких указаний. Очевидно, что в целом при таком подходе получится алгоритм, содержащий не один десяток предписаний. Такой алгоритм будет дидактически неоправдан по двум соображениям. Во – первых, он будет громоздким и его трудно запомнить учащимся. Во – вторых, мелочное регламентирование всех действий учащегося ограничивает возможности самостоятельной мыслительной деятельности. Следовательно, по дидактическим соображениям требование элементарности предписаний не может быть выполнено в полной мере, и можно говорить лишь о необходимости относительной элементарности предписаний.

Лаконичность алгоритмов может быть достигнута за счет такой формулировки предписаний, при которой в них указывается лишь общее направление поиска плана решения задачи. И именно такие предписания, облегчая учащимся, решение задачи, предоставляют большие возможности для самостоятельной мыслительной работы и задают метод решения в общем виде, в его основных чертах.

Громоздкими алгоритмами получаются тогда, когда в число предписаний включаются пункты общего плана решений любой физической задачи. Это план содержит около десятка пунктов, к которым надо добавить еще предписания, специфичные для решения данного класса задач. Чтобы выполнить требование лаконичности, следует не включать в алгоритм элементы общего плана решения любой физической задачи и ограничится лишь теми предписаниями, которые специфичны для данного класса задач.

Сказанное не означает недооценки роли общего плана решения любой физической задачи. Этот план учащиеся должны знать, надо приучить их пользоваться этим планом при решении любой задачи вне зависимости от, того решается ли она алгоритмически, или нет

К числу основных требований, предъявляемых к алгоритму решения физических задач, надо отнести следующие:

1) алгоритм должен быть лаконичен;

2) каждое предписание должно быть по возможности относительно элементарным;

3) набор предписаний должен обладать такой степенью полноты, чтобы на его основе можно было решать достаточно широкой, законченный класс;

4)каждое предписание и вся система должны выражать самые существенные операции, необходимые для решения данного класса задач, и тем самым выражать основные черты метода решения этих задач, оставляя возможности для самостоятельной мыслительной работы учащихся.

Так как от алгоритмов надо отличать общий план решения любой физической задачи и не включать в алгоритм его элементы, то об этом плане следует сказать особо.

Возможный вариант этого плана сводится к следующему:

Изучение условия задачи.
Запись условия в буквенных обозначениях.
Выполнение чертежа, схемы.
Анализ физических процессов, происходящих в ситуации, описанной в условии, и выявление тех законов, которым подчиняются эти процессы. Составление плана решения.
Запись уравнений законов и решение полученной системы уравнений относительно искомой величины с целью получения ответа в общем виде.
Исследование полученного решения в общем виде.
Выражение всех величин в единицах СИ.
Проверка решения путем действия над единицами измерения величин.
Подстановка числовых значений величин с наименованиями их единиц в формулу для нахождения ответа и вычисление искомой величины.
Оценка разумности и достоверности полученного результата.

Учащиеся должны быть приучены решать все задачи по этому плану и твердо знать эту последовательность действий. Однако этот набор предписаний не является алгоритмом. Дело в том, что алгоритм рассчитан на узкий класс задач, план же решения используется при решении любой физической задачи (хотя и не во всякой задаче при ее решении реализуются буквально все пункты – например, не всегда нужен чертеж). Кроме того, знание алгоритма предопределяет успех решения, нежели знание плана.

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 27; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!