W jaki sposób nauczyć się rozwiązywać zadania z fizyki? - Wstęp

Szczegóły

Kategoria: Zadania z fizyki

Opublikowano: środa, 14, maj 2014 17:15

Autor : Janusz Szcząchor

O mnie:

Nauczyciel w Centrum Nauki i Biznesu ŻAK w Łodzi oddział w Grudziądzu

Umiejętność rozwiązywania zadań z fizyki stanowi bardzo poważny problem dla uczniów szkół średnich. Wychodząc temu naprzeciw postanowiłem napisać dla Was poradnik poświęcony temu zagadnieniu. Oparty jest on na moich własnych doświadczeniach jako ucznia, wspartych moją praktyką jako nauczyciela fizyki.

Jestem przekonany, że mój poradnik może pomóc w opanowaniu tej sztuki i powinien przyspieszyć proces Twojej nauki. Uważam, że skoro już kiedyś poświęciłem dużo czasu, aby zrozumieć jak tworzy się fizyczną abstrakcję, to jest sens podzielić się tym z innymi. Chyba nie ma sensu, aby każdy samemu ponownie odkrywał wszystko, to co już odkryto.

Jest jeszcze tyle problemów w fizyce do rozwiązania, że na pewno ich nie zabraknie dla przyszłych pokoleń fizyków. Co więcej są w fizyce zagadnienia, które zostały rozwiązane w sposób np. mnie niesatysfakcjonujący. Można pokusić się rozwiązać je inaczej. Jedno jest pewne, Ja w moim procesie nauki fizyki nie miałem szansy znaleźć takiego poradnika jak ten.

Przyczyny trudności szkolnych związanych z rozwiązywaniem zadań.

Analizując to zagadnienie doszedłem do wniosku, że chociaż można by z pewnością wskazać wiele przyczyn trudności szkolnych w przedmiocie rozwiązywania zadań z fizyki, to tak naprawdę istotne są tylko dwa. Pozostałe moim zdaniem mają znaczenie marginalne.

Jako pierwszy powód wskazałbym z pewnością samą szkołę, a w szczególności programy nauczania oraz metodykę nauczania fizyki.

Jak sam pamiętam lekcje fizyki w szkole w zasadzie nie różniły się od lekcji innych przedmiotów, przypominały do pewnego stopnia połączenie lekcji chemii i matematyki. W moim przekonaniu szczególnie wielkości fizyczne, przynajmniej niektóre traktowano na nich zbyt matematycznie, a przecież wielkości fizycznych nie można odczuwać tak jak odczuwamy liczby mimo tego, że koniec końców wyraża się je jakimiś liczbami.

W moim przekonaniu takim wzorcowym przykładem może być tu pęd. Chyba łatwo zrozumieć, że pęd ciała oblicza się mnożąc masę ciała przez jego prędkość. Ale uzmysłowienie sobie, że pęd to wielkość fizyczna mająca swój niezależny byt od masy i prędkości, i do tego będąca wektorem wymaga już poważnego wysiłku intelektualnego. Podobnie jest z większością wielkości fizycznych. W szkole (jak i na studiach czasami też) nie uczy się rozumienia fizyki, brak jest położenia nacisku na intuicyjne rozumienie pojęć fizycznych. Trudno wtedy wymagać od ucznia umiejętności rozwiązywania zadań, gdy ma on problemy z pojmowaniem wielkości fizycznych, z ich abstrakcyjnością.

Jeśli chodzi o programy nauczania, to nie zawierają one jakiś specjalnych lekcji uczących jak rozwiązywać zadania z fizyki. Zwykle jest chyba tak, że uczący się musi pokonać tę trudność samemu metodą prób i błędów. Ponieważ na to stać intelektualnie nielicznych, brakuje osób chcących studiować nauki politechniczne czy ścisłe, co potwierdzają statystyki dostarczane zarówno przez władze wyższych uczelni, jak i organów oświaty.

W młodym wieku człowiek uczący się abstrakcji, moim zdaniem każdej, nie tylko tej fizycznej, potrzebuje dużej pomocy nauczyciela-doradcy, ponieważ nie ma on jeszcze, czasami jakiegokolwiek doświadczenia w samodzielnym tworzeniu abstrakcyjnych pojęć.

Można się o tym łatwo przekonać, wystarczy przyjrzeć się jak sobie on radzi z rozwiązywaniem na lekcjach matematyki, na poziomie 7-8 klasy szkoły podstawowej, tzw. zadań z treścią, których przedmiotem są proste zagadnienia fizyczne, na przykład droga, prędkość i czas, które powinno się w dużym stopniu znać nie z lekcji fizyki, ale z codziennego życia, co powinni umieć wyjaśnić np. rodzice.

Schematyczne lekcje, mała ilość zadań rozwiązywanych przez nauczyciela, brak szczegółowego wyjaśnienia, jak i dlaczego tak, a nie inaczej należy rozwiązać dane zadanie, tylko dopełniają skali problemu.

Co do drugiej istotnej przyczyny problemów w rozwiązywaniu zadań z fizyki, to jest nią moim zdaniem brak książek dostosowanych do poziomu intelektualnego 15-16 latka. Nie chodzi o to, że nie ma książek przedstawiających rozwiązania zadań z fizyki, bo oczywiście takowe są.

Chodzi o to, że nie ma książek, w których autorzy zniżają się intelektualnie do poziomu młodego człowieka, w których uczy się go jak się dochodzi samodzielnie do rozwiązań, jak się walczy z materią zadania, jak należy myśleć, aby znależć rozwiązanie. Brak jest książek uczących jak ćwiczyć wyobraźnię, jak tworzyć abstrakcyjne rozumowania. Wielu może w tym miejscu zaprotestować twierdząc, że to już nie jest fizyka. Ja się z tym nie zgodzę, bo fizykę tworzą ludzie, a nie roboty.

Podam tu osobisty przykład. Mając 12 lat metodą prób i błędów znalazłem sposób na rekurencyjne obliczanie kwadratu liczby naturalnej bez mnożenia. Niestety, nie przyszło mi do głowy, że wynika to ze wzoru

(n+1)² = n² + (n+1) + n.

Mimo, że znałem już symbole zmiennych typu x czy y i wiedziałem co to kwadrat i sześcian liczby, to nie wpadłem na pomysł zapisania tego za pomocą symboli na papierze.

Wówczas nie ufałem jeszcze symbolicznym operacjom, bo wtedy zmienne były dla mnie zbyt abstrakcyjnym tworem. Czułem istnienie tylko tego co miało konkretną wartość i znajdowało się w wyobraźni mojego umysłu. Brakowało mi nauczyciela, który mógłby nauczyć mnie algebraicznych sztuczek na papierze. Dopiero po latach uzmysłowiłem sobie, że jako uczeń 5-klasy szkoły podstawowej odkryłem wzór skróconego mnożenia i zasadę indukcji matematycznej.

Podsumowanie.

W moim zamyśle poradnik ten ma pomóc młodym ludziom w samodzielnym uczeniu się fizyki. Przedstawię w nim rozwiązania wybranych zadań. Będą one zawierały wszystkie etapy tworzenia abstrakcyjnego rozumowania. Również te, które będą miały bardziej psychologiczny aspekt niż fizyczny. Oczywiście, o ile jeszcze je pamiętam. Niestety w miarę nabywania doświadczenia zaczyna się zapominać jakie miało się trudności i na czym one polegały.

Jeśli chodzi o jakieś ogólne, uniwersalne wskazówki jak nauczyć się rozwiązywać zadania z fizyki, to niestety nie ma na to jakiś cudownych przepisów. Podstawą tego jest, moim zdaniem, inwencja twórcza i chęć pokonania trudności. Musisz się nauczyć tworzyć samemu abstrakcyjne konstrukcje myślowe. Ja jedynie mogę Ci pomóc przedstawiając bardzo szczegółowe opisy rozwiązań zawierające opracowane przeze mnie konstrukcje myślowe. Powinny one być przykładami do naśladowania na początku, abyś zdobył wyobrażenie jak się to robi, jak precyzyjne musi być myślenie, aby skonstruować rozumowanie, które poprawnie stosuje prawa fizyki.

Wybór rozwiązanych zadań jest oparty na mojej subiektywnej selekcji. W moim zamyśle szczególnie te zadania powinny pomóc w nauce tworzenia fizycznej abstrakcji. Niektóre, ale tylko niektóre są stosunkowo proste i być może będziecie się zastanawiać po co rozwiązania takich zadań tutaj umieściłem?

Zapewniam, że nawet proste "matematycznie" rozwiązania zadań, które są w tym poradniku zawierają jakąś ciekawą abstrakcyjną konstrukcję, która może być interesującą dla kogoś bardzo początkującego. Mam nadzieję, że ten wybór okaże się owocny i nie wpłynie na jakość mojego przekazu.

Na zakończenie tego wstępu chciałbym prosić o krytyczne uwagi względem mojego poradnika, które będą mogły mi pomóc w jego udoskonaleniu oraz proszę o wyrozumiałość, gdyż niniejszy poradnik nosi cechy prototypu - jest to moje pierwsze dzieło literackie tej wielkości. Zatem przechodzimy do konkretów.