Первоначально физические задачи возникают как знаковые модели проблемных ситуаций. Физическую задачу можно рассматривать как словесно-символическое описание реальной или воображаемой ситуации. Качественная и количественная стороны физического явления (процесса) характеризуются многими величинами и особенностями. Одни из этих характеристик можно установить (задать) непосредственно, другие – нельзя. Тогда и возникает ситуация по нахождению каких-то неизвестных характеристик рассматриваемого процесса (явления). Словесное или иное описание этой ситуации и есть физическая задача.

        Формулировка задачи состоит из одного или нескольких высказываний, принимаемых за истинные. Каждое такое высказывание есть условие задачи. Характеристики объектов задачи могут быть как данными (известными), так и неизвестными. Последние в свою очередь делятся на промежуточные (вспомогательные) неизвестные и на искомые, установление которых составляет цель решения задачи и указано в требовании (вопросе) задачи.

        Решить физическую задачу – это значит найти такие общие положения физической теории, применяя которые к условиям задачи или к промежуточным результатам решения, мы, в конечном счете, удовлетворяем требованиям задачи и получаем ее ответ. Процесс решения физической задачи состоит из трех частей: аналитической, основной (решающей) и учебно-познавательной (исследовательской).

        Аналитическая часть решения задачи содержит следующие этапы: построение (мысленное) идеальной физической модели, состоящее из установления тех идеальных условий, при которых рассматриваемое в задаче явление (процесс) может быть подведено под научную теорию; замена реальных объектов их идеальными моделями (физическими понятиями); логический анализ (вычленение объектов каждого условия, их характеристик, связей, отношений); построение знаково-символической (вспомогательной) модели задачи в виде записи условия, в виде чертежа, схемы, графика, рисунка и т. д.

        Методика решения задачи зависит от многих условий: от ее содержания, подготовки учащихся, поставленных перед ними целей и т.д. Тем не менее существует ряд общих для большинства задач положений, которые следует иметь в виду при их решении.

        Количество задач в курсе физики средней школы весьма велико. В 7-11 классах учащиеся должны усвоить около 170 основных формул. Поскольку в каждую формулу входит не менее трех величин, то очевидно, только на основные физические закономерности школьники должны решить сотни задач.

        Главное условие успешного решения задач – знание учащимися физических закономерностей, правильное понимание физических величин, а также способов и единиц их измерения. К обязательным условиям относится и математическая подготовка учеников. Затем на первый план выступает обучение, как по некоторым общим, так и по специальным приемам решения задач определенных типов.

        Идеальным было бы создание для них алгоритмов решения, т.е. точных предписаний, предусматривающих выполнение элементарных операций, безошибочно приводящих к искомому результату. Однако многие задачи не рационально решать, а иногда и просто нельзя решить алгоритмическим путем. В одних случаях для решения задачи вообще не имеется алгоритма, в других он оказывается очень сложным и громоздким и предполагает перебор громадного числа возможных вариантов. Для большинства физических задач можно указать лишь некоторые общие способы и правила подхода к решению, которые в методической литературе иногда преувеличенно называют алгоритмами, хотя скорее это «памятки» или «предписание» алгоритмического типа. И систематическое применение общих правил и предписаний при решении типовых задач формирует у школьников навыки умственной работы, освобождает силы для выполнения более сложной творческой деятельности.

        Решение задачи – активный познавательный процесс, большую роль в котором играют наблюдения физических явлений и эксперимент; они позволяют создать соответствующие образы и представления, уточнить условия задачи и т.п.

        Поэтому задача учителя физики – научить учащихся сознательно решать задачи, научить пользоваться рациональными способами краткой записи условия и решения задачи, находить изящные способы решения. Научить этому, можно только показывая приемы решения задач и их записи.

        В процессе обсуждения этих вопросов учащиеся познают методику решения задач, начинают ясно представлять основные этапы работы, связанные с их решением. Знание и соблюдение основных этапов работы, выполняемые в связи с решением задач, является одним из элементов культуры работы.

        Решение сложных задач на уроке складываются обычно из следующих элементов:

     чтение условия задачи;
     краткая запись условия;
     выполнение рисунка, схемы или чертежа;
     анализ физического содержания задачи и выявления путей (способов) решения;
     составление плана решения;
     выполнение решения в общем виде;
     прикидка и вычисления;
     анализ результата и проверка решения.

        Проверка знаний и умений учащихся составляет важную часть учебного процесса, т.к. так как позволяет установить однозначную связь, между методами обучения и качеством усвоения пройденного материала, а следовательно и степенью подготовленности учащихся к дальнейшему осмысленному изучению учебного материала.

        Проверка приобретённых знаний и умений является сложным процессом и охарактеризовать это достаточно точно и полно одной лишь оценкой за выполненную работу, (оцениваемую лишь по конечному результату) вряд ли может служить объективной оценкой достижения учащегося к этому моменту времени. Для разрешения этой проблемы мы предлагаем ввести оценку достижений учащегося при помощи набора некоторых параметров, позволяющих определить степень усвоения изучаемых законов и выявить недостатки в процессе работы учителя (применяемые учебники и методы обучения). В частности, к таким параметрам могут относится вопросы относящиеся к определению функциональной зависимостью между изучаемыми величинами, границам применимости данного закона, установление соответствия между какой либо величиной и графиком, зависимости этой величины от какого -либо параметра... Одним из методов увеличения числа параметров, позволяющих более чётко оценить достижения учащегося, является тестовый контроль знаний.

        Согласно классическому определению:
"Тест - это инструмент, с помощью которого по результатам выполнения стандартизированных заданий можно судить о психофизиологических и личностных характеристиках, а также о знаниях, умениях и навыках испытуемого".
        Отметим, что слово "тест" у большинства людей ассоциируется с психологическими тестами, принципиальное отличие которых от образовательных тестов (тестов достижений) заключается в следующем.

        Психологические тесты измеряют стабильные, малоизменчивые при обучении и тренинге свойства личности - способность, индивидуальность. Психологические тесты диагностируют максимальный уровень знаний, который может быть в принципе достигнут в процессе обучения. Образовательные тесты (тесты достижения) фиксируют достигнутый на данный момент времени уровень подготовки учащегося и позволяют определить уровень знаний на данный момент обучения.

        Тестовый блок заданий позволяет получить весьма информативный результат о знаниях учащегося, благодаря большему количеству вопросов и задач, охватывающий изучаемый материал, чем обычные стандартные методы проверки знаний в виде контрольных работ, при той же затрате времени. (Под блоком тестов понимают определённое количество тестов, скомпонованных с целью проверки усвоения одной или нескольких ранее изученных тем.)

        Задания, предложенные в тестовом блоке должны стимулировать учащегося на развитие и применение своих интеллектуальных способностей. В частности, в тестовом блоке, помимо общепринятых дидактических моментов, должны быть включены тесты на "понимание прочитанного", сопоставление графика к формуле, определяющей связь между параметрами указанными в тесте, и соответственно наоборот.
Тестовый метод контроля знаний можно разделить на три вида:

     Текущий тестовый контроль.
     Промежуточный ( рубежный) тестовый контроль.
     Итоговый тестовый контроль.

        Текущий тестовый контроль - осуществляется в ходе повседневной работы учителя и преследует цель проверки формального усвоения изучаемого на уроке материала. Такие тесты включают в себя задания в виде теоретических вопросов; графики отражающие зависимость между изучаемыми параметрами; простые расчетные задачи. (Обычно затраченное на этот метод контроля время составляет 10-15 минут). Промежуточный (рубежный) тестовый контроль применяется после изучения определённой темы.

        Применение этих тестов должно быть после того, как в качестве предварительной подготовки были решены типовые задач и выполнены лабораторные работы. Данный блок тестов должен включать в себя задания, требующие понимание прочитанного (что особенно важно на сегодняшний день, когда дети практически не читают); а также умения определять параметры, необходимые для решения поставленной задачи из приведенных графиков. Задания ,входящие в данный блок, не должны принципиально отличаться от задач, рассматриваемых на уроках и выводах полученных учащимися при выполнении лабораторных работ. (Для решения тестов размешенных в данном блоке требуется один урок, т.е. 45 мин.)

        Итоговый тестовый контроль- применяется после изучения определённого раздела, где обобщаются все ранее изученные понятия. Цель итогового тестового контроля установить степень соответствия между изучаемым материалом и требованиями, выдвигаемые к минимальному уровню знаний администрацией и методистами. (Очевидно, что блок итогового тестового контроля, в отличие от предыдущих видов тестов должен составляться "централизованно", что позволит администрации чётко прослеживать уровень знаний учащихся в сети своих школ.) Задания , включающиеся в данный блок должны диагностировать знание основных формул, понятий ,закономерностей. В данный блок тестов должны быть включены и задания рассчитанные и на "продвинутых" учеников, т.е. тесты решения которых "по силу" лишь тем учащимся которые проявляли большой интерес к изучаемому материалу. (Таких заданий не должно быть больше 20%).

        Необходимо отметить, что тестовый метод контроля знаний в отличие от обычных методик проведения уроков, стимулирует постоянную работу всех учащихся, а также исключает субъективное мнение преподавателя.
При проведении тестового контроля, на каждый тест или блок тестов отводится заранее оговоренное время, что позволяет определить не только знание проверяемого материала, но и степень (глубину) его усвоения. (Обычно четкое установление времени выполнения тестов определяется экспериментально после многолетней работы с данным блоком тестов, хотя примерное время работы с данным блоком могут установить и опытные учителя. Правда, в дальнейшем, для более детальной корректировке времени можно добавлять или убирать несколько тестов в данном тестовом блоке.)

        Как было сказано блоки тестов имеют ограничение по времени выполнения., однако возможны так называемые "тренировочные тесты" - решения которых не требует определенного времени. Решение данного типа тестов не предусматривает верхней границы времени, поэтому решение данных заданий могут и должны включать в себя гораздо большее количество промежуточных действий в отличие от временных (требующих ограничение по времени).

        Для учащихся показывающих определенный интерес к изучаемому предмету, в качестве тренировочных тестов могут быть предложены и тесты повышенной сложности требующих от учащихся знание дополнительной информации. Текст теста должен быть сформулирован таким образом, что он должен заинтересовать учащегося и "подтолкнуть" его на чтение дополнительной литературы, использовать поиски в Интернете, в энциклопедиях... Тем самым развивается и повышается мотивация учащегося к изучению данного предмета.
Все тесты входящие в тестовый блок контроля можно разделить на следующие.

     Текстовые - в этих тестах вся необходимая информация для решения содержится в данном тесте.
     Иллюстративные - вся необходимая информация для решения содержится в осмысленном анализе предложенного графика, схемы, чертежа, рисунка...
     Комбинированные - тесты, включающие в себя текстовую и иллюстративную информацию, которые взаимно дополняя друг друга позволяют выработать правильную тактику решения.
     Тест-прогноз - наиболее важный, с методической точки зрения, тип тестов. При решении такого типа тестов, учащийся, обладая определенными знаниями в ранее изученной теме, обобщает и переносит их на новую, незнакомую ему ситуацию.

        Тестовый контроль знаний можно проводить как традиционно "бумажным" способом так и с применением компьютера в локальной сети.

        При осуществлении тестового контроля знаний на каждый блок тестов отводится определенное время. Ограничение по времени связано тем, что учащийся должен четко знать изучаемые зависимости, уметь быстро и чётко анализировать прочитанное, уметь "переключаться" с одного задания на другое, т.е. резко менять и анализировать новую информацию. Анализ результатов проверки данных тестов позволит диагностировать и психофизиологическую личность учащегося, что и предусматривается тестированием. Так, например, диагностика понимания прочитанного и внимательности может быть достигнута чередованием заданий типа: "Какое утверждение или утверждения справедливы?" с заданиями типа: - "Какое утверждение или утверждения не справедливы?" При количественном ответе на предложенный тест можно использовать различные единицы измерения в тесте. В частности, давая конечный ответ в других, в отличие от просчитанных учащимся, единицах. Так, например, работая с размерностью "метр", учащийся получил ответ 3 м, но в сетке ответа есть 300см (правильный ответ), 3мм и 3см, помимо еще двух других неправильных. Понятно, что указав в ответе ответы 3см или 3 мм, учитель должен понимать, что сама "физика" на должном уровне, но у ученика проблемы с внимательностью!

        Поэтому диагностируя ошибки такого рода (или подобные им) при помощи опытного психолога, всегда можно определить какого рода деятельностью не стоит заниматься в будущем данному индивидууму. Для индивидуальной, а соответственно и более объективной проверки знаний учащихся (исходя из реально установленного педагогом уровня знаний данного учащегося, что является вообще говоря субъективным мнением) рекомендуем тестовые задания подразделять на три уровня - А, В, С. При этом, повышение уровня выбранной группы данного блока тестов даёт увеличение коэффициента балла каждого правильно решённого теста, а тем самым стимулирует учащегося реально оценить свои знания по каждой теме. При этом он должен чётко понимать, что с повышением уровня сложности увеличивается и "глубина" затрагиваемого материала. Поэтому выбор "группы сложности" решаемых тестов диагностирует у учащегося объективную самооценку своих знаний не только по данной теме, но и подготавливает к тому, что предложенное задание будет связано с ранее изученными темами.

        Первая, наиболее легкая группа А требует умения выделять, опознавать изучаемый объект, явление или величину (в виде описания, определения, формулы, графика), а также производить несложные расчеты, не требующие анализа предложенной ситуации. Очевидно, что тестовый блок этой группы должен быть составлен исходя из "жёсткой" регламентации времени выполнения этой группы тестов.

        Второй уровень - (группа В) должен выявлять знание сущности изучаемого понятия, установление связи этого понятия с другими, раннее пройденными. Однако, установление связей показанных в данном тесте, должно быть в рамках стандартных ситуаций. (Необходимо отметить, что задания входящие в группы А и В, должны соответствовать минимальному (базовому) уровню знаний установленных методистами.)

        Третий уровень - (группа С) должна выявлять способность анализировать понятия, устанавливать связи между ними в незнакомой (нестандартной) ситуации. Задания данной группы также требуют глубокого понимания пройденного материала, умения связать его с ранее пройденным.

        Хотелось бы отметить, что квалифицированный анализ ответов учащихся на заданные блоки тестов групп А. В, С, выполненный профессиональными психологами совместно с учителями предметниками, где каждый ответ оценивался бы не только с точки зрения предметника, но и с точки зрения психологов, позволил бы поставить ряд вопросов перед руководителями сети школ, а следовательно и перед министерством образования.

        Квалифицированный анализ ответов позволит чётко сформулировать и выявить проблемы существующие в образование. (Решение проблемы ухудшения уровня знаний возможно лишь после установления причин, приведших к этому, т.е. к глубокому и чёткому пониманию причин, нарушающих равновесие между психологическими характеристиками среднестатистического ученика и его достижениями в учебном процессе.)
При составлении тестов необходимо придерживаться следующих правил.

     Предложенный блок тестов должен быть валидным. (Валидность - степень соответствия блока тестов (теста) его назначению.)
     Текст каждого теста должен быть ясным для понимания и не содержать "смысловых ловушек", если это заранее не спланировано.
     Графики, чертежи, схемы, приведенные в условии должны быть выполнены стандартным образом, (т.е. придерживаться условных обозначений принятых в большинстве учебников.)
     Графики, чертежи, схемы должны обязательно составлять с текстом логически цельную структуру.
     Условия тестов, приведённые в тестовом блоке заданий, должны описывать реальные ситуации. (Следует избегать тестов с надуманной ситуацией и обилием специальных терминов.)
     Значения величин, входящих в условие теста, должны носить реальный характер.
     При композиции теста необходимо (по возможности) учитывать не только решение, получаемое стандартным, традиционным образом, но и решение получаемое в результате оригинального нестандартного подхода. Очевидно, что такое возможно лишь для наиболее продвинутых учащихся, имеющих достаточно большой навык решения задач.
     Расчёт определяемой величины должен быть произведён без достаточно сложных математических преобразований.
     Ответы на приведённые тесты не должны являться "подсказкой" для решения других тестов.
     Тестовые блоки должны удовлетворять всем общедидактическим принципам, т.е. научности, доступности, наглядности...

        Большое значение имеет и правильное составление сетки ответов, что, кстати, является наиболее важной и трудной частью композиции тестов. (Действительно, в идеале, каждый ответ должен быть составлен с учётом характерных ошибок учащегося, что позволяет диагностировать его знания и характер личности наиболее точно). Принято считать оптимальное число ответов - пять. В этом случае резко падает вероятность угадывания. (При таком количестве ответов, вероятность угадывания составляет 20%.)

        При составлении сетки ответов на предложенные тесты можно рекомендовать следующие принципы.

     Помимо правильного ответа, четыре других ответа должны учитывать характерные ошибки учащегося. Очевидно, что построение такой сетки ответов, по силу лишь учителю с очень большим стажем работы. Исходя из этого, заметим, что составление отдельного теста, реально для любого учителя, однако правильный подбор сетки ответов и компановка релевантного блока тестов по силу лишь опытному учителю.
     В случае невозможности построения ответов, недостающее число ответов необходимо дополнить ответами, которые противоречат здравому смыслу. Отбрасывание данных ответов учащимися может трактоваться как наличие определенных знаний, интуиции приобретённой в результате целенаправленной работы в процессе обучения.
     Ответы могут быть подобраны и таким образом, что все ответы являются правильными, но - частично! И лишь один ответ является полным, а следовательно и правильным. (Обычно такая сетка ответов конструируется при проверке теоретической базы знаний).

        Существуют некоторые приемы, развивающие интерес к решению задач, т.е. приемы, которые используются для вовлечения учащихся в процесс решения задач и поддержания к нему интереса:

        Прием 1 – задача без вопроса.
На уроке физики даются учителем расчетные задачи, в которых не указано, какие величины надо определить. Например:
«Масса кирпича 4 кг. Определите все, что можно». Семиклассники определяют объем, силу тяжести, вес кирпича, выталкивающую силу, действующую на него в воде, силу, которую нужно приложить, чтобы удержать кирпич в воде.

        Прием 2 – задачи в виде таблицы. При рассмотрении однотипных явлений учитель составляет таблицу, в часть клеток вписываются известные значения величин, а в другие части ставятся знаки вопроса (соответствующие им величины нужно найти).

        Задачи-таблицы можно использовать при закреплении материала, для самостоятельной и домашней работы, проверки ЗУН.

        В ходе работы мной выявлены как «плюсы», так и «минусы» этого способа.
«Плюсы» при использовании табличного способа задания условия задач:

     Необходимость выстраивать алгоритм решения задачи приводит к развитию логического мышления учащихся.
     Индивидуализация заданий (10 вариантов) практически исключает возможность списывания, приучает к самостоятельной работе.
     Происходит закрепление знания формул.
     Отрабатывается умения выражать из основных формул неизвестные величины.
     Экономится время и увеличивается плотность урока, так как не тратится время на прочтение текста задачи.
     Идет формирование и развитие физического языка, устной и письменной речи путем составления условия по приведенным в таблице данным.
     Увеличивается накопляемость оценок, т.к. можно проверить очень быстро сразу весь класс.
     Формируется навык работы с табличными данными и таблицами.

     Однотипность заданий и их сравнительная простота.
     Адаптационный период.

     по способу решения;
     по содержанию;
     по степени трудности (простые, сложные);
     по целевому назначению (тренировочные, контрольные).

        Положив в основу классификации способ решения, можно выделить следующие виды задач: количественные, качественные или задачи-вопросы, экспериментальные и графические.

        Графический способ заключается в том, что при решении задачи используют график. В одних случаях по данным, полученным из графика, находят ответ на вопрос задачи. В других случаях, наоборот, определенные зависимости между физическими величинами выражают графически.

        По роли графиков в решении задач их можно подразделить на два вида:

     задачи, ответ на вопрос которых может быть найден в результате построения графика;
     задачи, ответ на вопрос которых может быть найден с помощью анализа графика.

        Решение графических задач способствует уяснению функциональной зависимостью между физическими величинами, привитию навыков работы с графиками, развитию умения работать с масштабами.

1. Графическая задача

1) Сколько участков на графике? 2) Как называется процесс на каждом участке? 3) Назовите начальную температуру вещества? Конечную? 4) Как изменится температура в процессе кипения? Почему?

На рисунке изображен график нагревания, плавления, кристаллизации и охлаждения железа. Какой участок графика соответствует плавлению железа? А) АВ;    Б) ВС;    В) CD;    Г) DE;    Д) EF;    Е) FG.

На графике представлена зависимость температуры вещества t°С от времени. В начальный момент времени вещество находилось в жидком состоянии. Окончанию процесса отвердевания соответствует точка: 1)1;    2) 2;    3) 3;    4) 5.

На графике представлена зависимость температуры вещества t°С от времени. В начальный момент времени вещество находилось в кристаллическом состоянии. Окончанию процесса отвердевания соответствует точка: 1)1;    2) 2;    3) 3;    4) 5.

Определите по чертежу, каким процессам соответствуют участки графика АВ и ВС? Для какого вещества составлен данный график? 1) плавление и нагревание; 2) нагревание и плавление; 3) нагревание и кипение. вещество: ЛЕД

        Методика решения графических тестов
        №1: В зависимости от поставленной цели графические тесты можно разделить на несколько типов. К первому типу тестов можно отнести блоки заданий, диагностирующих знание основных ( базовых) формул и умение графически представлять зависимость одного параметра от другого., что представляет особую важность при анализе экспериментального материала. (Вспомним хотя бы М. Планка, анализирующего зависимость интенсивности излучения от частоты. Правильный анализ экспериментальных кривых привел его к гипотезе квантов.) К этому типу графических тестов можно отнести задания типа: Какой из графиков соответствует зависимости ... от .... ? Рекомендуем подходить к решению таких тестов следующим образом.
1) Вспомнить формулу, которая связывает параметры о которых идет речь в тесте.
2) Установить, каким видом зависимости ( прямо пропорционально, обратно пропорционально и т.д. ) связаны данные параметры. При этом естественно необходимо знать и помнить графическое изображение установленной зависимости. Рекомендуется напомнить учащимся основные элементарные математические функции, часто встречающиеся в школьном курсе физики и их графическое изображение в первой четверти, как наиболее часто применяемые в физике. К таким функциям относятся: линейная функция, квадратичная, обратная пропорциональность и т. д.

        №2: Рассмотрим конкретный пример. Какой из приведенных графиков соответствует зависимости гидростатического давления от глубины погружения в жидкость постоянной плотности.

        Согласно пункту 1) рекомендаций, устанавливаем связь между указанными параметрами. Очевидно, что этой формулой является: p=pgh . Учитывая, что произведение плотности на ускорение есть постоянная величина, положительная величина получаем зависимость вида: p = const h . Что соответствует линейной зависимости. Следовательно, правильный ответ Д).

        В овладении учащимися курсом физики, задачи служат инструментом формирования физических понятий, развития мышления учащихся, их самостоятельности. Решение задач воспитывает настойчивость, трудолюбие, любознательность. Задачи являются средством контроля качества и глубины усвоения материала.