شما هم ممکن است مثل خیلی از دانش‌آموزان و دانشجویان دیگر، مهارت چندانی در حل مسئله نداشته باشید. این بخش قرار است به شما کمک کند در حل مسائل، حرفه‌ای شوید. برای اینکه بتوانید هر مسئله را به‌طور مؤثر و حرفه‌ای حل کنید، ابتدا باید به چند سؤال زیر پاسخ بدهید:
- مسئله درمورد چیست؟
- چه چیزی را باید پیدا کنم؟
- از چه اطلاعاتی باید استفاده کنم؟ چه قوانینی به من کمک میکنند؟
- چه اطلاعاتی درباره‌ی مسئله دارم؟
- چطور می‌توانم از این اطلاعات برای حل مسئله استفاده کنم؟
- آیا راه‌حل من منطقی است؟
فرض کنید در مسئلهای که پیش روی شماست درباره پرتاب یک توپ تنیس صحبت شده. اگر در حل مسئله حرفه‌ای باشید تشخیص می‌دهید که مسئله مربوط به انرژی یا قانون دوم نیوتون است، درحالی‌که یک مبتدی فکر می‌کند این مسئله درمورد ورزش تنیس است. فرد مبتدی به نکات سطحی مسئله توجه می‌کند، ولی شما بر عمق آن تمرکز می‌کنید. شما به‌عنوان یک حرفه‌ای به این سؤالات پاسخ خواهید داد، با آنها کمی سرگرم می‌شوید و قبل از نوشتن فرمول‌ها و جایگذاری اعداد، در ذهن‌تان یا روی کاغذ، نمودار و طرح می‌کشید. اما یک مبتدی سعی می‌کند هرچه زودتر معادلات را بنویسد و اعداد را در آنها جایگذاری کند. یک مبتدی خیلی بیشتر از یک حرفه‌ای دچار اشتباه می‌شود.
خوب است نکات زیر را درمورد فیزیک‌دان‌ها و اساتید فیزیک بدانید:
یک فیزیک‌دان مسائلی را انتخاب می‌کند که بتوان به‌وسیله‌ی نمودار یا تصویر، آنها را نمایش داد. تقریبا هر مسئلهای را که در کلاس فیزیک با آن برخورد می‌کنید، می‌توان در یک طرح خلاصه کرد. این طرح معمولا یا شامل پاسخ است یا راه رسیدن به پاسخ را به شما نشان می‌دهد.
یک فیزیک‌دان به‌دنبال قوانینی است که به‌صورت ریاضی قابل توصیف باشند و بتواند آنها را برای بسیاری از مسائل فیزیک به‌کار ببرد. کتاب فیزیک شما پر از فرمول‌های مختلف است، اما شما باید قوانین کلی طبیعت را درک کنید تا یک دید کلی نسبت به فیزیک به‌دست بیاورید و بتوانید مسائلی را که شامل قوانین متعددی می‌شوند و ممکن است برای حل‌شان به فرمول‌های زیادی احتیاج داشته باشید، حل کنید. در واقع، تمام فرمول‌های فیزیک از قوانین اصلی مشتق شده‌اند.
برای حل مسائل فیزیک، مراحل زیر را انجام بدهید:
۱. صورت مسئله را بخوانید. معنی اصطلاحاتی را که نمی‌دانید، پیدا کنید. بدانید که مسئله درمورد چیست؟ برای اینکه مطمئن شوید مسئله را کاملا فهمیده‌اید، می‌توانید آن را یک بار دیگر به زبان خودتان بیان کنید یا برای یکی از دوستان‌تان توضیح بدهید.
۲. برای مسئله یک شکل یا طرح بکشید. یک طرح ساده هم کافی است، اما اگر می‌خواهید طرح خیلی خوبی بکشید، بهتر است این موارد را در نظر داشته باشید:
- عنوانی انتخاب کنید که مسئله را توضیح بدهد یا مجهول مسئله را مشخص کند؛
- متغیرها و پارامترهای مسئله را مشخص کنید و مقدار هریک از پارامترها را در طرح‌تان بنویسید؛
- تمام پارامترهای مجهولی را که برای رسیدن به جواب لازم دارید، مشخص کنید؛
- واحد اندازه‌گیری همه‌ی پارامترها را بنویسید. اگر طرح شما یک نمودار است، واحدها و مقیاس‌ها را فراموش نکنید؛
- همه‌ی اطلاعات مسئله را بنویسید. مثلا میزان شتاب جاذبه، نادیده گرفتن مقاومت هوا یا اصطکاک و …؛
۳. مشخص کنید برای یافتن پاسخ، به کدام فرمول‌ها نیاز دارید؟ معمولا طرحی که کشیده‌اید، روش‌ها و فرمول‌های موردنیاز را به شما پیشنهاد می‌دهد. شاید گاهی لازم شود قبل از اینکه فرمول درست را انتخاب کنید، به کتاب یا جزوه‌تان نگاهی بیندازید. گاهی در مواردی که راه‌حل مستقیما از اطلاعات داده شده به‌دست نمی‌آید، به اطلاعات بیشتری نیاز خواهید داشت و باید مقادیر واسطه را هم حساب کنید.
۴. تصویر دیگری بکشید که سیستم یکپارچه و اصلی را نشان بدهد و بتوانید از آن برای ایجاد ارتباط بین داده‌ها و معادلات استفاده کنید. ممکن است این طرح دوم یک گراف، نمودار هندسی یا خطی یا تصویری از یک موقعیت فیزیکی باشد.
۵. حتی یک حرفه‌ای هم از روش «پیوسته» برای حل مسائل استفاده می‌کند. در این روش، از اطلاعات و داده‌های مسئله استفاده می‌کنید و به‌تدریج پیش می‌روید، مقادیر واسطه را محاسبه می‌کنید و درنهایت به جواب می‌رسید. نقطه‌ضعف این روش آن است که به‌علت تعداد زیاد محاسبات عددی، امکان اشتباه بالا می‌رود بنابراین هنگام کار با اعداد بزرگ، باید کاملا حواس‌تان را جمع کنید. با این حال، مزیت این روش آن است که در هر قدم می‌توانید میزان پیشرفت حل مسئله را ببینید. این روش مستقیم است و درصورتی‌که اشتباهی رخ بدهد، پیدا کردن آن آسان است.
۶.هرچه حرفه‌ای‌تر می‌شوید، بیشتر تمایل خواهید داشت که مسئله‌ها را با استفاده از روش «صوری» یا «رسمی» حل کنید. در این روش شما تا جایی که می‌توانید، محاسبات مسئله را انجام می‌دهید ولی اعداد را در فرمول‌ها جایگذاری نمی‌کنید. این روش در حل مسائل طولانی و پیچیده به شما کمک می‌کند بعضی از بخش‌ها را حذف یا ساده‌سازی کنید. وقتی یادگیری فیزیک را شروع می‌کنید، بهتر است در ابتدا اعداد را در فرمول‌ها جایگذاری کنید، اما همچنان که جلوتر می‌روید و اعتماد به نفس تان بیشتر می‌شود، بیشتر از روش رسمی استفاده کنید. بسیاری از افراد، از روش مخلوط استفاده میکنند، یعنی در بعضی جاها مقادیر و بعضی جاها هم نمادها را در فرمول قرار می‌دهند. (مثلا از g برای نشان دادن شتاب جاذبه‌ی زمین استفاده میکنند.(
۷. از راه‌حل خودتان انتقاد کنید. از خودتان بپرسید: «آیا این راه‌حل منطقی است؟» راه‌حل‌تان را با هر مثالی که در اختیار دارید یا مسائلی که قبلا حل کرده‌اید، امتحان کنید. معمولا می‌توانید با یک محاسبه‌ی تقریبی، درستی جواب را بسنجید. خیلی وقت‌ها یک اشتباه محاسباتی باعث می‌شود عددی به‌دست بیاورید که مشخصا جواب درستی نیست. حتما واحدهای اندازه‌گیری را در نظر بگیرید تا مطمئن شوید جواب شما، همان خواسته‌ی مسئله است. این بررسی‌ها به درک شما از درستی مسئله و قدرت تشخیص اشتباهات کمک می‌کند. داشتن این درک و بینش، شما را در حل مسائل بعدی و امتحانات‌تان یاری می‌دهد.
۸. در هنگام امتحان، ممکن است مجبور باشید در زمان محدودی مسئله را حل کنید. پس هرگاه مسئلهای را در خانه حل کردید، یک بار دیگر برگردید و سعی کنید آن را سریع‌تر حل کنید تا سرعت و اعتماد‌به‌نفس‌تان را بالا ببرید.
وقتی یک مسئله را تمام کردید، پاسخ‌تان را مرور کنید. باید بتوانید بدون مراجعه به کتاب یا جزوه، راه‌حل‌تان را کاملا درک کنید. اگر در هنگام خواندن پاسخ، بخشی را متوجه نشدید، این یعنی یا یکی از مراحلی را که برای پیشبرد منطقی راه‌حل لازم بوده است، حذف کرده‌اید یا به‌اندازه‌ی کافی راه‌حل‌تان را توضیح نداده‌اید.
برای حل دقیق و صحیح مسائل در خانه، به زمان بیشتری احتیاج دارید. اگرچه یادداشت کردن تمام مراحل و کارهایی که برای حل مسئله انجام می‌دهید، سرعت‌تان را کم می‌کند، اما باعث می‌شود حرفه‌ای‌تر شوید و چیزی را جا نیندازید. این یادداشت‌های دقیق، برای دوره کردن قبل از امتحان هم بسیار مفیدند.
