Презентация - Развитие технического творчества на уроках физики посредством решения открытых задач

Развитие технического творчества на уроках физики посредством решения открытых задач
Комарова Инна Сергеевна, учитель физики МБОУ СОШ №9 г. Ноябрьск

На сколько изменится уровень воды в ванне, если в нее попадет кирпич?
Уточнение условий
Решение
примерные стандартные размеры ванны и кирпича
вода вытесняется в объеме кирпича
если ванна до краев полная
уровень воды не изменится, просто часть воды выплеснется!
если вода не покрывает весь кирпич
вода вытесняется только погруженной его частью. Зная глубину воды, можно рассчитать объем
вода покрывает кирпич, но ванна не полная

Как может измениться ответ задачи в зависимости от того, как именно попадет в ванну кирпич?
Тогда мы можем легко подсчитать, сколько воды испарится и как изменится уровень
На сколько изменится уровень воды в ванне, если в нее попадет кирпич?
Кирпич может влететь с большой скоростью
вода выплеснется от удара
кирпич может пробить дырку
Вода от удара нагреется
какая-то часть воды испарится
Если кирпич уже был горячий – ведь в условии об этом ничего не сказано

Типы мышления
конвергентное (закрытое, нетворческое)
дивергентное (открытое, творческое)
Тип личности - «интеллектуальный»
Тип личности - «креативный»
готов решать задачи весьма сложные, но уже кем-то до него поставленные и имеющие известные способы решения
способен сам видеть и ставить задачи, стремится выйти за рамки узко поставленного условия
каждый человек обладает как интеллектуальными, так и креативными способностями, но в различной степени

Мир состоит из задач
в отличие от школьных у многих жизненных задач нет полной определенности в условиях, способе решения и конечном ответе
Развитие у детей творческого мышления:
учить ребят видеть открытые задачи в окружающем мире;
учить решать подобные задачи.

отличительные особенности: открытые задачи интегрируют в себе знания из разных областей; в открытых задачах нет единственно правильного ответа; открытые задачи делают обучение более интересным, в том числе для отстающих учеников.
Виды задач
Закрытые Открытые
Начальные условия Четко сформулированные и достаточные Размытые, могут содержать лишнею информацию и в то же время не обладать какими-то важными для решения сведениями
Пути решения Единственный путь Несколько путей решения
Ответ Единственно верный ответ Набор возможных ответов

Основные типы открытых задач
изобретательские
исследовательские
задача, в которой необходимо объяснить непонятное явление, выявить его причины.
ключевыми являются вопросы: как происходит? почему?
может требовать для своего решения как реальных экспериментов или исследований, так и проведение мысленных или компьютерных экспериментов, необходимых для построения модели рассматриваемого в задаче явления или процесса.
задача, где требуется что-нибудь придумать (изобрести) или найти выход из нестандартной (проблемной) ситуации.
ставит перед решателем вопрос: «Как быть?»
При решении такой задачи грамотного применения традиционных знаний (умений, навыков...), как правило, недостаточно.

С закрытым задачам с четкими условиями и заранее известным алгоритмом решениями успешно справляются станки с программным управлением, компьютеры и прочие полезные приспособления.
А для людей остаются открытые, нестандартные задачи. И чем лучше человек умеет их решать, тем успешнее он в современном мире.

Примеры открытых задач, способствующие развитию технического творчества
Марсоход Условие. Во время научной экспедиции на Марс, космический корабль произвёл посадку в долине. Астронавты снарядили марсоход для лучшего изучения планеты, но как только покинули корабль, столкнулись с проблемой. Дело в том, что по поверхности было сложно передвигаться – этому мешали многочисленные холмы, ямы, большие камни. На первом же склоне колёсный вездеход с надувными шинами перевернулся на бок. С этой проблемой астронавты справились – они прицепили снизу груз, что усилило устойчивость машины, но стало причиной новой проблемы – груз задевал неровности, что усложняло движение. Итак, что нужно сделать, чтобы повысить проходимость марсохода? При этом у космонавтов нет возможности изменять его конструкцию.

Решение: Идеальный конечный результат – достичь абсолютной проходимости. При этом космонавты действуют в условиях Марса, у них нет возможности изменять конструкцию марсохода. Исходя из этого, ресурсом выступает груз. Помня, что изменение одной части не должно влиять на функционирование других элементов, становиться очевидным, что поднять груз в кабину или на крышу невозможно, так как произойдет смещение центра тяжести и проблему решить не удастся. Спустить воздух из шин также нельзя – устойчивость немного повыситься, но пострадает проходимость, усилится тряска. Чтобы понять, как поступить с грузом, и получить сильное решение, нужно вспомнить, как мы обычно поступаем в условиях нехватки места? Стараемся разместить все максимально компактно: объединить, сложить одно в другое. Используя этот прием задача легко решаема: груз (металлические шарики, тяжелая жидкость) нужно поместить внутрь шин. Этот способ имеет применение и на практике, его предложил использовать японский изобретатель П. Шохо, для повышения устойчивости и проходимости кранов и погрузчиков.
Примеры открытых задач, способствующие развитию технического творчества

Безопасный бассейн Условие. Это скорее не задача, а упражнение на способность находить эффективные творческие решения. Цель – предложить максимально безопасный бассейн для людей, которые не умеют плавать.
Решение: Используя метод системного анализа, можно найти ряд приемлемых решений, поскольку условия задачи не ограничивают нас в выборе средств. Так, можно построить бассейн уникальной конструкции (с небольшой глубиной, веревочными ограждениями для каждой дорожки, выталкивающими фонтанами). Так же можно снабдить пловцов вспомогательными плавсредствами, к примеру, спасательными жилетами. С точки зрения физики наиболее удачным вариантом можно считать предложение наполнить бассейн раствором концентрированной поваренной соли. В нем тело будет выталкиваться на поверхность без дополнительных усилий.
Примеры открытых задач, способствующие развитию технического творчества

Лёд на проводах Условие. В наших климатических условиях зимой существует опасность нарастания льда на проводах линии электропередач.
Примеры открытых задач, способствующие развитию технического творчества
Со временем образовавшаяся глыба может оборвать своей тяжестью провода, да ещё и повредить то, что находится на земле под ними. Какими методами бороться с обледенением?

Решение: Сначала высказывались предложения очищать провода внешними способами, например, с помощью человека. Но такие методы были откинуты в силу своей нецелесообразности. Появилась идея нагревать провода, пуская по ним ток под сильным напряжением. Но это рождало новое противоречие, ведь в такое время пользователи не смогли бы пользоваться энергией. В данном случае сам ресурс (ток) был выбран правильно и ученые начали развивать идею нагрева проводов посредством его. Вскоре решение нашли – по все линии на расстоянии в 5-6 м на провода надели специальные кольца из материала, обладающего магнитными свойствами – феррита. Под воздействием переменного тока магнит нагревался, что исключало обледенение. Но и это решение не оказалось оптимальным. Дело в том, что провода продолжали греться и в тёплую пору, что было ненужным. Изобретение было усовершенствовано – кольца начали делать из магнита с точкой Кюри (П. Кюри первым заметил, что разные магниты сохраняют свои свойства до разных температур) равной нулю градусов. Такие магниты не грелись, когда температура воздуха поднималась выше 0°.
Примеры открытых задач, способствующие развитию технического творчества

Применение открытых задач на уроках физики развивает техническое творчество и позволяет: не просто давать готовые знания, а сталкивать учеников с проблемами решение которых лежит за пределами изучаемого курса, заставляет включить не только логическое, но и творческое мышление, учит рассматривать ситуацию с разных точек зрения, готовит их к решению различных жизненных задач.
Открытые задачи – это только одна песчинка в море разнообразных дидактических приемов, которые доступны творческому педагогу!