Ответ: 1. – по анализу радиоактивного изотопа углерода можно определить возраст этой книги.
2.– все законы классической механики.
3.(для 11 класса возможен такой ответ) – представим, что книга – это излучение по теории Луи де Бройля. Найдите длину волны такого излучения.
4. Представьте себе, что вы – оконное стекло. Перечислите как можно больше физических явлений, которые к вам относятся. Дайте краткие пояснения.
q метод смыслового видения: концентрация внимания на изучаемом объекте позволяет понять (увидеть) его причину, заключенную в нем идею, внутреннюю сущность. Для его применения необходимо создание определенного настроя. Могут задаваться вспомогательные вопросы: «Какова причина этого объекта, его происхождение?». «Как он устроен, что происходит у него внутри?». «Почему он такой, а не другой?».
Примеры: это могут быть задачи на исследования. Можно исследовать объект, а можно исследовать явление или процесс.
1. Исследуйте все возможные физические свойства металлического шара любого размера, используя подручные средства (в том числе и имеющиеся в лаборатории). Запишите наиболее примечательные факты, которые вы обнаружили, поставленные вами вопросы и версии своих ответов на них.
Ответ: физические свойства – круглый, твердый, холодный на ощупь, железный и т.д.
Можно найти массу: а) взвесить, б) через взаимодействие, в) m=ρv.
Можно выяснить коррозийную стойкость шарика, поместив его в солевой раствор.
q метод образного видения;
q метод символического видения;
q метод эвристических вопросов: Кто? Что? Где? Зачем? Чем? Как? Когда?
q метод сравнения;
q метод отличия фактов от не фактов (ищем факты, потом «отличаем» от не фактов);
q метод эвристического наблюдения (его цель – научить детей добывать и конструировать знания с помощью наблюдений);
q метод эвристического исследования (выбирается объект исследования и предлагается учащимся исследовать его по следующему плану: цели исследования, план работы – факты об объекте – опыты – рисунки опытов – новые факты – возникшие вопросы и проблемы – версии ответов – гипотезы – выводы);
q метод конструирования понятий (достраивание уже имеющихся представлений о понятии до культурных форм);
q метод конструирования правил (по предложенному учащимся алгоритму);
q метод гипотез (версии ответов на проблему «что будет, если…»);
q метод прогнозирования (применяется к планируемому или реальному процессу);
q метод ошибок (конструктивное использование ошибок, изменение негативного отношения к ошибкам на позитивное);
q метод конструирования теорий по схеме: факты - домыслы о них - гипотезы ответов – теоретическая модель – следствия метода – гипотезы метода – применение метода – сопоставление метода с культурными аналогами.
q Методологические методы: взгляд на проблему в целом, аналогия и опора на предыдущие решения, поиск и учет симметрии, опора на сохраняющиеся величины, взгляд из разных систем отсчета и с разных сторон, представление в виде суперпозиции.
Примеры:
1. Мальчик играл возле дома, когда заметил приближающегося к нему дедушку, идущего со скоростью 0,5м/с. Мальчик пошел навстречу дедушке со скоростью 1м/с. Щенок, до этого дремавший возле мальчика, тоже побежал к дедушке. Добежав до дедушки, щенок, не сбавляя скорости, тут же побежал назад к мальчику, а затем снова к дедушке и т.д. Какое расстояние пробежал щенок к моменту встречи внука с дедушкой, если скорость щенка была 5м/с, а начальное расстояние между внуком и дедушкой было 150м.
Решение:
Посмотрим на проблему в целом и ответим на вопрос, до каких пор бегал щенок? Щенок бегал до тех пор, пока внук не встретился с дедушкой!
Найдем время, через которое внук встретился с дедушкой. Для этого найдем скорость сближения внука с дедом (скорость движения одного относительно другого): u=v1+v2; u=1,5 м/с. Тогда время сближения t=s/u;
t=150м/1,5 м/с=100с.
Еще раз посмотрим на проблему в целом и обратим внимание, что все это время щенок бегал с постоянной скоростью, следовательно, он пробежал расстояние s равное s=v3·t; s=5м/с·100c= 500м.
Креативные методы
q Метод придумывания (способ создания неизвестного ранее продукта в результате умственных действий). Используются такие приемы, как замещение качеств одного объекта качествами другого; поиск свойств объекта в иной среде; изменение элемента изучаемого объекта и описание свойств нового, измененного.
Примеры:
1. В физике существует понятие силы тяжести. А могла бы существовать «сила легкости»? Какие физические явления она тогда характеризовала бы? С какими другими физическими величинами она была бы связана? Составьте и обоснуйте формулу, связывающую «силу легкости» с другими величинами.
Ответ: пусть сила легкости – сила, противоположная силе тяжести. Противопоставим другие силы друг другу: сила давления – сила реакции опоры, сила тяги – сила трения, то есть противопоставляемые силы уже есть А значит «сила легкости» - это второе название уже известной силы, так как силе тяжести противоположна Fa, то она и есть сила легкости.
2. Придумайте игрушку, принцип действия которой основан на законе Ома (или Паскаля). Опишите ее принцип действия.
3. Луч света имеет особенности прохождения через собирающую линзу. Что может быть собирающей линзой для звука? Предложите и опишите конструкцию такой линзы. Приведите примеры ее возможного применения.
q Метод «мозгового штурма» - метод Осборна: коллективный сбор как можно большего числа идей, в результате освобождения участников от инерции мышления и стереотипов в непринужденной обстановке. Работа происходит в нескольких группах по схеме: генерация идей, анализ проблемной ситуации и оценка идей, генерация контр идеей. Генерация идей создаётся в группе по определенным правилам. На этапе генерации идей любая критика запрещена. Всячески поощряются оригинальные мысли. Затем полученные в группах идеи, систематизируются, объединяются по общим принципам и подходам. Далее рассматриваются всевозможные препятствия к реализации отобранных идей. Оцениваются сделанные критические замечания. Окончательно отбираются только те идеи, которые не были отвергнуты.
Наглядным примером эффективного решения задач в режиме мозгового штурма может служить тактика команд знатоков в телевизионной игре «Что, Где, Когда?».
q Метод «Если бы……»: Составляется описание или рисуется картина о том, что произойдет, если в мире что-либо изменится – увеличится в 10 раз сила гравитации и т.д. Подобный метод не только развивает способность воображения, но и позволяет лучше понять устройство реального мира, его фундаментальные физические основы.
Примеры:
1. Опишите гипотетическую ситуацию на тему: «Если бы тепло от более холодных тел самопроизвольно переходило к более нагретым…» Каков мог бы быть механизм такого процесса?
Ответ: Второй закон термодинамики изменился бы на противоположный.
Состояние неустойчивого равновесия – когда два тела имеют равную температуру. Стоит одной температуре немного повыситься, как это тело начнет нагреваться, а другое – остывать. Солнце днем будет охлаждать Землю. Свет будут излучать холодные тела. Люди будут ночью нагреваться, а днем – охлаждаться. Зато решится проблема сверхпроводимости. Сверххолодные провода будут использоваться в линиях электропередач.
q Метод образной картины;
q Методы переконструирования задачи (разделение задачи на подзадачи, периодизация процесса, включение и исключение промежуточных процессов, решение обратной задачи).
Основная идея этих методов заключается в том, что для установления искомой зависимости между физическими величинами, анализ которой позволил бы дать ответ на вопрос задачи, предлагается её переконструировать, т.е. изменить структуру системы рассматриваемой в задаче.
Примеры:
1. В пруду плавает лодка, в которой находится камень. Как измениться уровень воды в пруду, если камень опустить на дно в воду.
Решение (разделение задачи на подзадачи).
Разобьём задачу на три подзадачи:
- Найдем объём воды, вытесняемый лодкой и камнем в начале;
- Найдем объём воды, вытесняемый лодкой и камнем в конце;
- Сравним вытесняемые телами объемы; сделаем вывод об изменении уровня воды в пруду.
2. Хоккейная шайба, имея начальную скорость V0=5м/с, скользит по льду и до удара о борт площадки проходит путь S=10м. Определите, какой путь L пройдет шайба после абсолютно упругого удара, если коэффициент трения шайбы о лед k=0,1. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Решение (исключение промежуточных процессов).
Трансформируем условие задачи – уберем стенку, тогда при движении шайбы энергия будет расходоваться на совершение работы против силы трения F=kmg, где k-коэффициент трения. По закону сохранения энергии,
m V0 ²/2 = kmgS1→ S1 = V0 ²/2kg , где S1- путь, пройденный шайбой, если убрать стенку.
Тогда L= S1- S= V0 ²/2kg- S=2,5(м).
q метод гиперболизации: мысленно увеличивается или уменьшается объект познания, его отдельные части или качества. Новые свойства объекта приводят иногда к необычным идеям и решениям задачи;
Пример: 1) Что произойдет, если скорость звука станет больше скорости света?
q метод агглютинации (предлагается соединить несоединимое в реальности и изобразить это);
q метод синектики - метод Гордона: основан на использовании различного вида аналогий (словесной, образной, личной), инверсии, ассоциаций. В начале обсуждаются общие признаки проблемы, выдвигаются и отсеиваются первые решения, генерируются и развиваются аналогии, Используются аналогии для понимания проблемы, выбираются альтернативы, ищутся новые аналогии, затем возвращаются к проблеме;
