Таким образом возникает необходимость сравнить характер отображения объекта текстом и моделью. Можно выделить три варианта соотношения между ними.
Если при формировании задачи выделены те же стороны объекта, в том же отношении, как и в модели, и идеализация элементов объекта в задаче совпадает с идеализацией физической модели, то текст, по существу, является словесным вариантом модели (Т<М). Переход в этом случае, по сути дела, не нужен, ведь ученик имеет дело с самой моделью.
Если при формировании задачи оказывается выделенной та же сторона, что и в модели, но идеализация элементов текста неопределенна, отдельные слова в этом случае допускают различное толкование, а значит, при некоторых условиях возможно и различное понимание текста в целом. Это тот случай, когда наряду с физической моделью, к которой нужно прийти в процессе решения задачи, текст допускает переход и к другим системам – смежным с данной моделью или более общим по сравнению с ней. Ни одна из этих систем не может привести к правильному решению. Здесь, по сути дела, мы сталкиваемся с тем частным случаем понимания текста, когда искомая модель выявляется лишь при определенном, правильном толковании его (ТОМ).
И наконец, получается существенно новый вариант соотношения текста и модели, если объект при отображении в тексте рассмотрен не в том же отношении, что в модели, если в тексте и в модели оказались выделенными разные стороны объекта (Т/М). При этом полное несовпадение выделенных сторон бывает довольно редко. Чаще наблюдается их частичное несовпадение (ТОМ). Так, в тексте может излагаться конструкция прибора, способ измерения, явление – как его видит наблюдатель. Во всех этих случаях не описываются ни физические процессы, ни их отдельные характеристики. Поэтому бывает очень трудно установить модель. Но даже когда она установлена, переход к физической модели бывает затруднен. В данной ситуации решающий, как правило, стремится по описанию в тексте мысленно представить объект, смоделировать его и таким образом установить связь между элементами текста и модели.
При обучении школьников переходу от текста задачи к модели можно пользоваться алгоритмическими предписаниями, составленными для разных случаев. Наряду с этим целесообразно постепенное введение трудностей перехода с указанием учащимся этих трудностей и способов их преодоления. Как показали наблюдения, при решении задачи полезно придерживаться такой схемы анализа.
1. Опишите явления, указанные в тексте задачи; если возможно, нарисуйте их.
2. Какие физические законы описывают эти явления? Опишите возможность и разумность применения этих законов.
3. Что известно в задаче об элементах этих законов? Какими словами задачи они указаны?
4. Какие элементы закона в задаче не даны? Что о них известно?
Каждый этап анализа приближает учеников к пониманию скрытого смысла высказываний текста задачи, что способствует успешности ее решения.
Об организации мыслительной деятельности учащихся в процессе анализа физической задачи[3]
Анализ – важная и наиболее трудная часть решения физической задачи. Учителя и методисты отмечают у многих школьников нежелание и неумение делать анализ задачи. Решение у таких учеников сводится к «выискиванию нужных формул и к пробе – получится или нет» (Александров, Швайченко, 1948; Егоров, 1962; Лещенко, 1962).
Такое положение связано в известной степени с тем, что учитель анализирует каждую задачу по-новому, так как опирается только на ее физический смысл. Процесс формализации сложен и для него, поэтому он затрудняется найти и указать ученикам общее в анализе разных задач.
Нам представляется возможным построить достаточно общую схему анализа физической задачи, опираясь на психологический анализ процесса мышления учащихся при решении физических задач и обнаруженные особенности структуры физической задачи.
Ход анализа задачи в общем случае можно разбить на четыре этапа.
1. Чтение и общее понимание текста задачи. При первом чтении понимание смысла задачи еще не полное, оказываются осмысленными лишь некоторые, чаще основные элементы явления и ситуации. Внимание концентрируется на цифровых данных, на некоторых знакомых словах и словосочетаниях, которые легко преобразуются в термины. Нередко решающий стремится мысленно представить явление, ситуацию, помогает себе рисунком или чертежом. Вся эта и последующая деятельность направлена на выдвижение гипотезы модели, которой можно воспользоваться для решения задачи.
2. Выдвижение гипотезы модели объекта задачи на основе узнавания модели. Составляя задачу, автор имел в виду какую-то определенную модель, употребление которой и должно привести к решению задачи. При этом даже в самом сложном случае можно найти какие-то признаки, прямо или косвенно указывающие на эту модель.
Одним из таких признаков может быть само явление, описанное в задаче. Ведь именно его следует смоделировать. В тех случаях, когда ученики знают только один способ описания подобного явления, узнавание оказывается несложным. Если известно несколько таких способов, то необходимы дополнительные признаки, чтобы остановиться на чем-то одном. Особенно сложным оказывается случай, когда процесс в задаче не описывается и не называется. В подобной ситуации физическое явление, процесс нужно воссоздать, опираясь на сведения, содержащиеся в задаче, и на собственные знания. Здесь бывают необходимы и научные знания, и жизненный опыт, и богатое воображение.
Другим признаком, позволяющим опознать модель, бывает наличие всех или отдельных элементов модели в явной или неявной форме. В самом простом случае в тексте обнаруживаются все или большинство элементов модели, которые легко объединяются в систему (например, если Т=М или Т=М). В более сложных случаях удается заметить лишь несколько или один термин, соответствующий одной какой-то модели. Если термин может принадлежать нескольким разным моделям, значит, необходимы дополнительные признаки.
Менее надежно указывают модель слова, которыми обычно обозначают те или иные ее элементы. Это особенно относится к словам, не имеющим прямого отношения к модели, но часто встречающимся в задачах, которые решались с помощью данной модели. Так, слово «падает» обычно считают за признак свободного падения, в то время как падение может быть и равномерным движением, и равноускоренным (но не свободным).
Для выявления привычных обозначений отдельных терминов мы выписали из двух параграфов стабильного задачника варианты обозначения словами выражения «V0=0». Вариант, когда слова (С) тождественны элементу (Э) модели (с≡э) встретился в 14 % случаев («начальная скорость равна нулю»). В большинстве случаев (61 %) полного тождества не было, но смысловое значение было близким элементу модели (с⊃э) «выехал», «с остановки», «отход» и т. д. В остальных случаях (25 %) термин заменяли длинные высказывания, которые лишь косвенно говорят об элементе модели (с/э): «Вагонетка в течение одной минуты катится под уклон». «По-видимому, до этого она стояла, значит, движение началось со скорости, равной нулю», – рассуждает решающий.
Нередко модель в тексте задачи просто называется специальным термином или – менее определенно – словом, которое обычно его заменяет. В подобных случаях поиск модели чрезвычайно упрощается.
Наконец, учащиеся в своей практике, выбирая модель, могут ориентироваться на тему, которая в этот момент изучается, или на название параграфа задачника, где напечатана задача. Это, безусловно, надежные признаки. Но такая практика не тренирует в узнавании модели по внутренним (по отношению к задаче) признакам. Ведь жизнь будет преподносить выпускникам школы задачи без указания параграфа или темы, без называния модели.
Наряду с узнаванием модели решающий проверяет, позволительно ли употребление выдвинутой гипотезы модели в данном случае, можно ли принять те допущения и приближения, которые лежат в основе данной модели. Такая проверка позволяет выбрать из нескольких возможных в данном случае моделей единственно верную.
