С решением физических задач как с одним из необходимых элементов учебной работы ребята знакомятся уже на первых уроках физики в 7 классе. Решение задач – это то, что пугает многих, хотя сам процесс решения любой задачи может стать увлекательным и является очень полезным: ведь в жизни человек постоянно сталкивается с необходимостью решать «задачи жизненные».

По мнению А.В.Усовой, задачи имеют большое значение для конкретизации знаний учащихся, для привития им умения видеть различные конкретные проявления общих законов. Без такой конкретизации знания остаются книжными, не имеющими практической ценности. Решение задач способствует более глубокому и прочному усвоению физических законов, развитию логического мышления, сообразительности, инициативы, воли и настойчивости в достижении поставленной цели, вызывает интерес к физике, помогает приобретению навыков самостоятельной работы и служит незаменимым средством для развития самостоятельности в суждениях. …Решение задач – одно их важнейших средств повторения, закрепления и проверки знаний учащихся.

Одними из первых определение физической учебной задачи дали С.Е.Каменецкий и В.П.Орехов: физической задачей в учебной практике обычно называют небольшую проблему, которая в общем случае решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики. По существу на занятиях по физике каждый вопрос, возникший в связи с изучением учебного материала, является для учащихся задачей. Активное целенаправленное мышление «всегда есть решение задач» в широком понимании этого слова.

Вместе с тем, С.Е.Каменецкий и В.П.Орехов подчеркивают, что с сущностью физических явлений учащихся знакомят различными методами: путем рассказа, демонстрации опытов, постановки лабораторных работ, проведения экскурсий и т.д. При этом активность учащихся, а следовательно, глубина и прочность их знаний будут наибольшими тогда, когда создается «проблемная ситуация». В ряде случаев ей может быть придана форма задачи, в процессе решения которой ученик «переоткрывает» для себя физическую закономерность, а не получает ее в готовом виде. В этом случае задача выступает как средство изучения физического явления. С этой целью можно использовать качественные, расчетные, экспериментальные и другие задачи.

Чаще всего самим учащимся ответить на вопрос: «Что же такое задача?» сложно. На вопрос: «Какими бывают физические задачи?», ребята отвечают в основном: «…простыми и сложными». А ведь понимание сущности физической задачи, возможность определения ее структуры, умение отнести данную для решения задачу к определенному типу помогут учащемуся определить способ дальнейшей деятельности по ее решению.

Кроме того, образовательные стандарты нового поколения «… трактуют понятие «результат образования» с позиции деятельностного подхода, …». И уже все понимают, что качество образования обучающегося будет оцениваться не по количеству знаний, приобретенных им в школе, а по умению выполнять различные виды деятельности, находить пути решения и решать различные по сути задачи.

Владение способами деятельности делает обучение активным и действенным. Поэтому очень важно, чтобы обучающийся смог соотнести данную ему для решения задачу к определенному классу, отличив ее по каким-либо признакам.

В методической и учебной литературе описан широкий ряд классификаций физических задач по различным признакам.

А.В.Усовой и Н.Н.Тулькибаевой подробно описаны способы классификации задач.

По их мнению по содержанию задачи делят на:

текстовые;

графические;

экспериментальные;

задачи-рисунки.

По основному способу решения:

логические;

вычислительные;

графические;

геометрические;

экспериментальные.

По степени сложности:

простые;

сложные.

По характеру и методу исследования:

качественные;

количественные.

По характеру используемого материала выделяют:

задачи, для решения которых достаточно знаний определенной темы, раздела;

комплексные задачи, требующие применения знаний из различных разделов одного учебного предмета;

задачи, требующие применения знаний из нескольких учебных дисциплин.

С.Е.Каменецкий и В.П.Орехов подчеркивают, что задачи по физике классифицируют по многим признакам:

по содержанию;

целевому назначению;

глубине исследования вопроса;

способам решения;

способам задания условия;

степени трудности и т.д.

По содержанию задачи следует разделить прежде всего в зависимости от их физического материала. Различают задачи по:

механике;

молекулярной физике;

электричеству и т.д.

Такое деление условно в том отношении, что нередко в условии задачи используются сведения из нескольких разделов физики.

Различают задачи с абстрактным и конкретным содержанием. Примером с абстрактным содержанием может быть следующая задача: какую силу нужно приложить, чтобы поднять по наклонной плоскости тело массой m, если длина плоскости l, а высота h? Трением пренебречь. Какова сила давления тела на плоскость?

Если же в задаче будет указано, какая именно используется наклонная плоскость, что за тело и как оно поднимается по ней, то это будет уже физическая задача с конкретным содержанием.

Достоинство абстрактных задач состоит в том, что в них выделяется и подчеркивается физическая сущность, выяснению которой не мешают несущественные детали. Главное достоинство конкретных задач — большая наглядность и связь с жизнью.

Задачи, содержащие материал о технике, промышленном сельскохозяйственном производстве, транспорте и связи, называют задачами с политехническим содержанием. Эти задачи должны составлять значительную часть задач по физике.

Ряд задач содержит сведения исторического характера: данные о классических физических опытах, открытиях, изобретениях или даже исторических легендах. Такие задачи называют задачами с историческим содержанием.

Широкое распространение получили также занимательные задачи. Отличительной чертой их содержания является использование необычных парадоксальных или занимательных фактов и явлений. Их решение оживляет уроки, повышает интерес учащихся к физике.

…По способу решения различают:

устные;

экспериментальные;

вычислительные;

графические задачи.

2. Общие вопросы методики решения физических задач

Мы видим, что как по содержанию, так и по дидактическим целям физические задачи очень разнообразны. Также, зачастую разным является и уровень подготовки учащихся в пределах одного классного коллектива. Кроме того, на начальном этапе изучения физики или отдельного физического раздела очень важен порядок решения задач разных типов: во многих случаях для понимания и выяснения физической сущности  того или иного физического явления целесообразно начинать с решения задач качественных (задач-вопросов) и экспериментальных и только потом переходить к задачам вычислительным и графическим.

Курс физики без умения решать физические задачи не может быть усвоен в полном объеме. Очень многие учащиеся испытывают значительные затруднения при решении задач, что сказывается на их выборе своей будущей профессии и дальнейшего жизненного пути. Поэтому научить обучающегося решать физические задачи – одна из важнейших педагогических задач, но и вместе с этим - сложнейшая педагогическая проблема.

Тем не менее, сложность данного вида занятий для обучающихся может быть существенно уменьшена путем достаточного подбора учебных задач и применения ряда общих положений для их решения.

Как правило, в классе на уроке решение задачи начинают с ее внимательного чтения, желания понять о чем идет речь, то есть определить с каким физическим явлением мы будем иметь дело. После прочтения можно попросить кого-нибудь из обучающихся повторить условие задачи своими словами и постараться определить тип предложенной задачи:

задача-вопрос;

вычислительная задача;

графическая и т.д.,

то есть дальше мы должны определить способ деятельности: будем ли мы что-то считать, работать с графиком или рассуждать.

После прочтения и пересказа условие задачи обучащимися может быть понято не до конца, поэтому желательно задать им несколько вопросов, например таких:

Какие факты изложены в задаче, причины и следствия, может быть о чем-то не сказано, почему?

О каком физическом явлении (или явлениях), физическом теле (телах) идет речь? Что с ними происходит?

Какие физические законы (формулы) мы сможем использовать для объяснения происходящего в задаче?

Почему тело изменило свое положение и как? назвать причины.

Вспомнить, может что-то подобное встречалось на уроках?

После такой непродолжительной беседы обучающимся можно предложить задачу «нарисовать», показать «что было и что стало»,  ведь все-таки, наиболее часто приходится иметь дело с текстовыми задачами и только лишь запись «Дано:» не всегда может помочь делу.

Общие подходы к решению физических задач разных типов изложены в трудах ученых-методистов: А.В.Усовой, Н.Н.Тулькибаевой, С.Е.Каменецкого, В.П.Орехова, М.Е.Тульчинского и др.

А.В.Усова поясняет, что при решении задач-вопросов требуется объяснить, что то или иное физическое явление или предсказать, как оно будет протекать в определенных условиях. Как правило, в содержании таких задач отсутствуют числовые данные.

Например:

На груди и на спине водолаза помещают толстые свинцовые пластины, а к башмакам приделывают свинцовые подошвы. Зачем это делают?

Почему волосок электрической лампочки накаливается добела, в то время как провода остаются холодными, хотя по ним проходит такой же ток?

Отсутствие вычислений при решении задач-вопросов позволяет сосредоточить внимание учащихся на физической сущности. Необходимость обоснования ответов на поставленные вопросы приучает школьников рассуждать, помогает глубже осознать сущность физических законов. Решение задач-вопросов выполняют, как правило, устно, за исключением тех случаев, когда задача содержит графический материал. Ответы могут быть выражены и рисунками. Например, ответ к задаче: «Нарисуйте шар, плавающий на поверхности жидкости, плотность которой вдвое больше плотности вещества шара» - может быть выражен только рисунком.

К задачам-вопросам тесно примыкают задачи - рисунки. В них требуется устно дать ответы на вопрос или изобразить новый рисунок, являющийся ответом на рисунок задачи. Решение таких задач способствует воспитанию у учащихся внимания, наблюдательности и развитию графической грамотности.

Количественные задачи - это задачи, в которых ответ на поставленный вопрос не может быть получен без вычислений. При решении таких задач качественный анализ так же необходим, но его дополняют еще и количественным анализом с подсчетом тех или иных числовых характеристик процесса. Количественные задачи разделяют по трудности на простые и сложные.

Под простыми задачами понимают задачи, требующие несложного анализа, и простых вычислений, обычно в одно - два действия. …Для решения количественных задач могут быть применены разные способы: алгебраический, геометрический, графический. Алгебраический способ решения задач заключается в применении формул и уравнений. При геометрическом способе используют теоремы геометрии, а при графическом - графики.

…Эксперимент в задачах используют по разному. В одних случаях из опыта, проводимого на демонстрационном столе, или из опытов, выполняемых учащимися самостоятельно, находят данные необходимые для решения задачи. В других случаях задача может быть решена на основе данных, указанных в условиях задачи. Опыт в таких случаях используют для иллюстрации явлений и процессов, описанных в задаче, или для проверки правильности решения. Но если эксперимент применяется только для проверки решения, задачу неправомерно называть экспериментальной. Существенным признаком экспериментальных задач является то, что при их решении и данные берутся из опыта. В процессе решения экспериментальных задач у учащихся развивается наблюдательность, совершенствуются навыки обращения с приборами. При этом школьники глубже познают сущность физических явлений и законов.

В графических задачах в процессе решения используют графики. По роли графиков в решении задач различают такие, ответ, на который может быть получен на основе анализа уже имеющего графика, и в которых требуется графически выразить функциональную зависимость между величинами. Решение графических задач способствует уяснению функциональной зависимости между величинами, привитию навыков работы с графиком. В этом их познавательное и политехническое знание.

Физические задачи, в условии которых не хватает данных, для их решения называют задачами с неполными данными. Недостающие данные для таких задач находят в справочниках, таблицах и в других источниках. С такими задачами учащиеся будут часто встречаться в жизни, в связи с этим решение в школе подобных задач очень ценно.

Для того, чтобы проявить учащимся интерес к решению задач необходимо их умело подбирать. Содержание задач должно быть понятным и интересным, кратко и четко сформулированным. Математические операции в задаче не должны затушевывать ее физический смысл, необходимо избегать искусственности и устаревших числовых данных в условиях задач.

Начинать решение задач по темам нужно с простейших, в которых внимание учащихся сосредотачивается на закономерности, изучаемой в данной теме, или на уточнении признаков нового понятия, установлении его связи с другими понятиями. Затем постепенно следует переходить к более трудным задачам.

3. Решение текстовых задач: качественных и количественных

В учебном процессе по физике наиболее часто используют текстовые задачи, в которых условие выражено словесно, текстуально, причем в условии есть все необходимые данные, кроме физических постоянных. По способам решения их разделяют на задачи - вопросы и расчетные (количественные).

Задачи-вопросы решают устно. Для решения, как правило:

не требуется никаких расчетов;

требуется сообразительность и находчивость;

необходимо отчетливое понимание сущности физических явлений и закономерностей.

Решение качественной задачи – это построение рассуждения, приводящее к ответу на поставленный вопрос. Чтобы научить осознанно подходить к решению качественных задач, нужна определенная система работы учителя и продуманная методика обучения.

Прежде всего это - правильный подбор задач. Наиболее доступны для начала задачи, в которых предлагается дать объяснение физическим явлениям, или фактам, известным обучащимся из личного опыта. Решение качественных задач включает три этапа: чтение условия, анализ задачи и решение. При анализе содержания задачи используют, прежде всего, общие закономерности, известные обучащимся по данной теме. После этого выясняют, как конкретно должно быть объяснено то явление, которое описано в задаче. Ответ к задаче получают как завершение проведенного анализа. В качественных задачах анализ условия тесно сливается с получением нужного обоснованного ответа.

Пример:

На цоколе лампы карманного фонаря написано: «0,28 А».

Что это означает? Что произойдет если по спирали лампы пропустить меньшую силу тока? Что произойдет, если сила тока в спирали будет значительно больше?

Речь идет о протекании тока в участке цепи – спирали лампы карманного фонаря. А что такое электрический ток? Направленное движение заряженных частиц, а сила тока в соответствии с формулой-определением – это количество заряда, перенесенное по спирали в единицу времени. Следовательно, если увеличить силу тока, увеличится и количество заряда, перенесенное по проводнику в единицу времени. В данной задаче три вопроса, поэтому и ответов должно быть тоже 3:

Это означает, что при нормальной работе лампы по ее спирали за каждую секунду переносится заряд в 0,28 Кл;

Если по спирали лампы пропустить меньшую силу тока, будет переносится и меньший заряд, т.е. накал лампы уменьшится;

Если сила тока в спирали будет значительно больше, то и заряд, переносимый в единицу времени увеличится, увеличится накал спирали и спираль может перегореть.

Решение расчетных задач – это умение получать новое знание в процессе применения формул.

Простые расчетные задачи – это задачи «на подстановку»: краткая запись условия, перевод в СИ, решение в общем виде, постановка данных в формулу и анализ результата.

Решение более сложных расчетных задач требует осуществления трех важных шагов:

выяснить, о каком физическом явлении идет речь в тексте задачи;

смоделировать ситуацию, описанную в тексте задачи, и представить модель ситуации в виде рисунка;

подобрать законы или составить уравнения, которые описывают эту модель и позволяют получить ответ на вопрос задачи.