Rèn luyện cho học sinh sử dụng phương pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất lượng học tập và góp phần phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học chương Cảm ứng điện từ SGK Vật lý 11 nâng cao

Tôi đã hoàn thành đề tài nghiên cứu: Rèn luyện cho học sinh sử dụng phương pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất lượng học tập v góp phần phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học chương

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học sư phạm hà nội 2

SGK vật lí 11 nâng cao

Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục

Hà nội, năm 2009

Lời cam đoan

Kính gửi: Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Tên tôi là: Vũ Hoàng Tư

Hiện là học viên khoá 11, chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí, trường Đại học sư phạm Hà Nội 2

Tôi đã hoàn thành đề tài nghiên cứu: Rèn luyện cho học sinh sử dụng phương pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất lượng học tập v góp phần phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học chương "Cảm ứng điện từ" SGK Vật lí 11 nâng cao dưới sự hướng dẫn của PGS TS Tạ Tri Phương

Tôi cam đoan những kết quả nghiên cứu trong đề tài này hoàn toàn không trùng với kết quả trong các đề tài khác

Hà Nội, tháng 9 năm 2009

Học viên

Vũ Hoàng Tư

Lời cảm ơn

Tác giả luận văn bày tỏ lòng biết ơn Tổ bộ môn phương pháp giảng dạy Vật

lí và phòng sau đại học trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, Khoa Vật lí trường

Đại học sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện để luận văn được hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Tạ Tri Phương đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tác giả cảm ơn Ban giám hiệu trường THPT Trần Hưng Đạo Thành phố Ninh Bình đã tạo điều kiện để thực hiện đợt thực nghiệm sư phạm hoàn thành luận văn

Cuối cùng tác giả xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè đã

động viên, cổ vũ và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Ninh bình, tháng 9 năm 2009

Tác giả

Vũ Hoàng Tư

danh mục Các chữ viết tắt sử dụng trong luận văn

GT : Giả thuyết

GV : Giáo viên HQGT : Hệ quả giả thuyết

HS : Học sinh NLST : Năng lực sáng tạo Nxb : Nhà xuất bản PPTN : Phương pháp thực nghiệm SGK : Sách giáo khoa

THCS : Trung học cơ sở THPT : Trung học phổ thông

TN : Thí nghiệm TNSP : Thực nghiệm sư phạm TNKT : Thí nghiệm kiểm tra

TW : Trung ương

Mục lục

Mở đầu 1

Chương 1: cơ sở lí luận của đề tài 8

1.1 Nội dung của PPTN 8

1.2 Tổ chức dạy học vật lí ở trường phổ thông theo PPTN 20

1.3 Các biện pháp rèn luyện cho học sinh sử dụng PPTN 32

1.4 Sử dụng thí nghiệm Vật lí trong dạy học theo các giai đoạn 35

Kết luận chương 1 38

Chương 2: rèn luyện cho học sinh sử dụng PPTn trong học tập một số kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ” SGK Vật lí 11 39

2.1 Nội dung chương trình SGK và thực tế dạy học chương “Cảm ứng điện từ” SGK Vật lí 11 nâng cao .39

2.2 Sơ đồ cấu trúc lôgic nội dung và mạch phát triển kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” SGK Vật lí 11 nâng cao 45

2.3 Các thí nghiệm chính cần tiến hành trong bài: “Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng”, bài “Dòng điện Fu-cô” 48

2.4 Soạn thảo tiến trình dạy học bài “Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng”(tiết1) theo các giai đoạn của PPTN 48

2.5.Soạn thảo tiến trình dạy học bài "Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng"(tiết2) theo các giai đoạn của PPTN 60

2.6 Soạn thảo tiến trình dạy học bài “Dòng điện Fu-cô” theo các giai đoạn của PPTN 70

KếT LUậN CHƯƠNG 2 ………84

Chương 3: THựC NGHIệM SƯ PHạM… …… 86

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 86

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 86

3.3 Những khó khăn gặp phải khi thực nghiệm sư phạm 87

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 87

3.5 Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm 88

3.5.1.Phân tích diễn biến cụ thể trên lớp của tiến trình dạy học 88

3.5.1.1 Bài 38 Hiện tượng cảm ứng điện từ-Suất điện động cảm ứng (tiết 1) 88 3.5.1.2 Bài 38 Hiện tượng cảm ứng điện từ-Suất điện động cảm ứng(tiết 2) .93 3.5.1.3 Bài 40 Dòng điện Fu-cô 99

3.5.2 Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm 103

3.5.3 Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm 105

Kết luận chương 3 113

Kết luận chung của luận văn 115

Tài liệu tham khảo .117

Mở đầu

1 Lý do chọn đề tài

Nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa hiện đại hoá, hội nhập với cộng đồng thế giới trong nền kinh tế cạnh tranh quyết liệt Tình hình đó đòi hỏi đổi mới môi trường giáo dục nhằm đào tạo ra những con người có phẩm chất và năng lực đáp ứng yêu cầu của sự phát triển kinh tế-xã hội Nền giáo dục không chỉ dừng lại ở chỗ trang bị cho học sinh những kiến thức, công nghệ mà nhân loại đã tích luỹ được mà còn phải bồi dưỡng cho họ tính năng

động cá nhân, tư duy sáng tạo và năng lực thực hành giỏi Nghị quyết hội nghị ban chấp hành TW đảng cộng sản Việt Nam khoá VIII đã chỉ rõ:

“Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng con người và thế hệ thiết tha gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội, có đạo đức trong sáng, có ý chí kiên cường xây dựng và bảo vệ tổ quốc; công nghiệp hoá, hiện đại hoá

đất nước; giữ gìn và phát huy các giá trị văn hoá dân tộc, có năng lực tiếp thu tinh hoa văn hoá nhân loại; phát huy tiềm năng văn hoá và con người Việt Nam, có ý thức cộng đồng và phát huy tính cực của cá nhân, làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại,

có tư duy sáng tạo, có kĩ năng thực hành giỏi, có tác phong công nghiệp, có tính tổ chức kỉ luật; có sức khoẻ, là những người thừa

kế và xây dựng chủ nghĩa xã hội vừa “hồng” vừa “chuyên” như lời dặn của Bác Hồ ”[24]

Phương pháp dạy học truyền thống trong một thời gian dài đã

đạt được những thành tựu quan trọng Tuy nhiên phương pháp đó nặng về truyền thụ một chiều, thầy giảng giải minh hoạ, trò lắng nghe ghi nhớ và bắt trước làm theo thì không thể đào tạo những con người có tính tích cực cá nhân, có tư duy sáng tạo hay có kĩ năng thực hành giỏi Cùng với xu thế phát triển chung của thế giới, nền giáo dục ở nước ta đang chuyển dần từ trang bị cho học sinh kiến thức sang bồi dưỡng cho học sinh năng lực mà trước hết là năng lực sáng tạo Cần phải xây dựng một hệ thống, phương pháp giáo dục mới có khả năng thực hiện mục tiêu nói trên Nghị quyết TW 2, khoá VIII của Đảng cộng sản Việt Nam ghi rõ:

“Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục-đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều và rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước ứng dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy-học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu của học sinh, nhất là sinh viên đại học Phát triển mạnh mẽ phong trào tự học, tự đào tạo”[24] Báo cáo chính trị tại đại hội IX của Đảng cộng sản Việt Nam phần về giáo dục đào tạo có nói: “đổi mới phương pháp dạy và học, phát huy tư duy sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, coi trọng thực hành làm chủ kiến thức, tránh học vẹt, học chay ” Những yêu cầu đổi mới này được nêu rõ tại điều 5 mục 2 luật giáo dục 2005: “Phương pháp giáo dục phải phát huy được tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê

học tập và ý chí vươn lên”[25] Gần đây báo cáo của ban chấp hành trung ương Đảng khoá IX ngày 10 tháng 4 năm 2006 về phương hướng, nhiệm vụ phát triển kinh tế- xã hội 5 năm 2006-

2010 (tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng): “Ưu tiên hàng đầu cho việc nâng cao chất lượng dạy và học Đổi mới phương pháp dạy và học, nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên

và tăng cường cơ sở vật chất của nhà trường, phát huy khả năng sáng tạo và độc lập suy nghĩ của học sinh, sinh viên”[24]

Vật lí ở trường THPT chủ yếu là Vật lí thực nghiệm Những kiến thức Vật lí được xây dựng đều dựa vào thí nghiệm hoặc được kiểm tra lại bằng thí nghiệm Để hiểu rõ nội dung, ý nghĩa của những kiến thức đó thì tốt nhất là cho học sinh tái tạo lại kiến thức

đó bằng chính phương pháp mà các nhà vật lí đã dùng, đó là phương pháp thực nghiệm(PPTN)

Mặt khác trong gần nửa thế kỉ nay, khi mà nền giáo dục ở hầu hết các nước tiên tiến đều chú ý đến việc phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thì người ta cũng phải tìm một phương pháp dạy học trong đó học sinh phải hoạt động sáng tạo Phương pháp thực nghiệm là một trong những phương pháp được lựa chọn bởi vì trong quá trình áp dụng đòi hỏi học sinh phải suy nghĩ sáng tạo

đồng thời với cách thức tổ chức, hướng dẫn thích hợp của giáo viên, học sinh sẽ có khả năng thực hiện được hoạt động sáng tạo

đó

Như vậy áp dụng phương pháp thực nghiệm vào dạy học sẽ

đồng thời thực hiện được cả hai mục tiêu: giúp học sinh nắm vững

kiến thức, bồi dưỡng cho học sinh một phương pháp nghiên cứu quan trọng trong Vật lí - PPTN Tuy nhiên, đối với bậc THPT, thực

tế dạy và học Vật lí vẫn chưa được như mong muốn Tình trạng phổ biến của việc dạy vẫn là giáo viên không tổ chức được các hoạt động nhận thức, vẫn dạy theo cách thuyết trình, thông báo, hầu như không làm thí nghiệm Nếu có sử dụng thí nghiệm thì cũng không dạy theo các giai đoạn của PPTN Việc dạy đó làm cho học sinh chỉ biết tiếp thu một cách thụ động, bắt chước Thực

tế dạy học chưa đáp ứng được yêu cầu đổi mới dạy học Vật lí ở trường phổ thông

Qua điều tra cho thấy thực tế dạy học một số kiến thức chương V: "Cảm ứng điện từ" SGK Vật lí 11 nâng cao cũng chưa thoát khỏi tình trạng trên Tình trạng dạy chay, thuyết trình chưa chắc vì thiếu thiết bị thí nghiệm mà còn do giáo viên chưa nhận thức đầy đủ về vị trí, vai trò của thí nghiệm nói riêng và PPTN nói chung trong dạy học Vật lí Hiện tượng cảm ứng điện từ rất phổ biến trong đời sống, nghiên cứu và sản xuất, học sinh đã làm quen

ở cấp THCS nhưng khi dạy học lại chưa tận dụng được vốn sống của học sinh Do đó, khiến học sinh không biết vận dụng kiến thức vào thực tế, học sinh không có hứng thú học tập, không phát huy

được khả năng sáng tạo và tính tích cực chủ động, chiếm lĩnh kiến thức

Đã có đề tài khoa học nghiên cứu hoạt động dạy học như đề tài: “Tổ chức tình huống và định hướng hành động học tập tích cực,

tự lực của học sinh trong quá trình dạy học chương “Cảm ứng điện

từ” lớp 11 THPT” của tác giả Nguyễn Hải Nam(2000)[7] Nhưng đề tài này chưa thiết kế được hoạt động dạy học trên cơ sở là sơ đồ biểu đạt lôgic của tiến trình khoa học xây dựng từng đơn vị kiến thức, chưa chú trọng đến việc dạy những ứng dụng của Vật lí, làm cho học sinh chưa thấy rõ được tầm quan trọng của kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”, hơn nữa những nghiên cứu trên là dựa vào SGK cũ Việc áp dụng để dạy phần kiến thức này của bộ SGK mới không còn phù hợp Gần đây có đề tài nghiên cứu về dạy học phần kiến thức này như luận văn thạc sĩ: “Thiết kế tiến trình hoạt

động dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” – SGK Vật lí 11 nâng cao – nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh trong học tập” của tác giả Ngô Thị Tuyết (2007)[19] Nhưng tác giả chỉ mới thiết kế được hai bài là “Dòng điện Fu-cô” và bài

“Hiện tượng tự cảm” theo phương pháp dạy học giải quyết vấn đề, còn bài đầu tiên của chương là “Hiện tượng cảm ứng điện từ Suất

điện động cảm ứng” thì tác giả chưa thiết kế được Để học sinh có hứng thú ban đầu khi học chương “Cảm ứng điện từ” đòi hỏi việc thiết kế và dạy học bài đầu tiên cũng rất quan trọng

Với mong muốn đóng góp vào việc nghiên cứu và vận dụng PPTN vào dạy học Vật lí nhằm đưa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt

động nhận thức để học sinh tự lực chiếm lĩnh nội dung học tập, chủ động đạt các mục tiêu kiến thức, kĩ năng, thái độ theo yêu cầu của chương trình và bồi dưỡng năng lực sáng tạo góp phần nâng cao chất lượng học tập, chúng tôi lựa chọn đề tài “Rèn luyện cho học sinh sử dụng phương pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất

lượng học tập và góp phần phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học chương "Cảm ứng điện từ" SGK Vật lí 11 nâng cao” làm đề tài nghiên cứu

2 Mục đích của đề tài

Thiết kế và tổ chức việc dạy học theo PPTN một số kiến thức chương "Cảm ứng điện từ" SGK Vật lí 11 nâng cao, nhằm làm cho học sinh tự lực tham gia xây dựng kiến thức và phát triển năng lực tư duy thông qua sự định hướng của giáo viên

3 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh trong dạy học theo các giai đoạn của PPTN một số kiến thức của chương "Cảm ứng điện từ" sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao

4 Giả thuyết khoa học của đề tài

Dạy học Vật lí được thiết kế và tổ chức theo phương pháp thực nghiệm không những nâng cao được chất lượng học tập của học sinh mà còn hình thành và phát triển ở học sinh năng lực sáng tạo

5 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu việc vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông và ảnh hưởng của nó tới việc nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

- Nghiên cứu nội dung kiến thức của chương "Cảm ứng điện từ" sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao và các tài liệu có liên quan

nhằm xác định mức độ nội dung và các kiến thức cơ bản, các kĩ năng mà học sinh cần nắm vững

- Nghiên cứu tài liệu khoa học về phần “Cảm ứng điện từ”, nhằm xác định mức độ nội dung các kiến thức cơ bảnvà kĩ năng học sinh cần nắm vững Thiết lập sơ đồ cấu trúc logic nội dung và mạch phát triển kiến thức phù hợp trình độ học sinh của một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”

- Nghiên cứu, thiết kế phương án thí nghiệm trong dạy học chương "Cảm ứng điện từ" sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao nhằm phát triển năng lực sáng tạo và nâng cao chất lượng học tập

-Soạn thảo tiến trình dạy học bài “Hiện tượng cảm ứng điện từ Suất điện động cảm ứng” (2 tiết); bài “Dòng điện Fu-cô” của chương "Cảm ứng điện từ" sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao theo hướng rèn luyện cho học sinh hoạt động sáng tạo trong học tập bằng phương pháp thực nghiệm

- Thực nghiệm sư phạm theo tiến trình đã soạn thảo, đánh giá tính khả thi của tiến trình đã soạn thảo trong việc nâng cao chất lượng kiến thức và góp phần phát triển năng lực sáng tạo ở học sinh, đánh giá, rút ra nhận xét về ưu và nhược điểm từ đó bổ xung, sửa đổi hoàn thiện tiến trình dạy học đã soạn

6 phương Pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận dạy học, các tài liệu liên quan

- Quan sát sư phạm kết hợp với điều tra cơ bản bằng kiểm tra phiếu, phiếu điều tra, dự giờ của giáo viên, trao đổi trực tiếp với giáo viên và học sinh về việc dạy và học một số kiến thức chương

“Cảm ứng điện từ” để tìm ra những khó khăn, sai lầm mà giáo viên

và học sinh thường gặp Từ đó tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất biện pháp khắc phục

- Thiết kế và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm các thiết bị cải tiến theo phương án dạy học của đề tài

-Thực nghiệm sư phạm: soạn giáo án, sử dụng phương pháp

đối chứng kết hợp với dự giờ, theo dõi, ghi chép, phân tích diễn biến thực tế của giờ dạy, trao đổi với giáo viên và học sinh để

đánh giá, rút kinh nghiệm sau mỗi giờ dạy

- Phương pháp thống kê toán học

7 đóng góp của luận văn

- Thông qua việc thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức làm cụ thể hoá cơ sở lí luận của việc rèn luyện cho học sinh lớp 11 sử dụng PPTN trong học tập môn Vật lí nhằm mục tiêu phát triển NLST và nâng cao chất lượng học tập

- Xây dựng hệ thống biện pháp rèn luyện cho học sinh hoạt động sáng tạo theo PPTN, áp dụng vào việc soạn thảo tiến trình dạy học

2 bài (dạy trong thời gian 3 tiết) của chương trình Vật lí lớp 11 nâng cao

- Lập sơ đồ cấu trúc lôgic nội dung và mạch phát triển kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”, sơ đồ tiến trình xây dựng các kiến thức

Định luật cảm ứng điện từ, Định luật Len-xơ và Dòng điện Fu-cô phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học và trình độ của học sinh

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm thành công, khẳng định tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo và rút ra các kết luận cần thiết

- Luận văn có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên góp phần đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí ở trường phổ thông

8 cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận của đề tài

Chương 2: Rèn luyện cho học sinh sử dụng PPTN trong học tập một số kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ” SGK Vật lí 11 nâng cao nhằm nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực sáng tạo

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1 cơ sở lí luận của đề tài

Nhận thức Vật lí là nhận thức chân lí khách quan V.I.Lênin

đã chỉ ra quy luật chung nhất của hoạt động nhận thức là: "Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trìu tượng đến thực tiễn" [24]

Đối với mỗi ngành khoa học, quá trình nhận thức cũng có những nét đặc thù riêng, tuỳ thuộc vào đối tượng nhận thức cụ thể Mỗi khoa học chỉ trở thành một khoa học thực sự khi nó có một hệ thống khái niệm rõ ràng và một phương pháp nghiên cứu hiệu quả Trong nghiên cứu Vật lí người ta thường sử dụng nhiều phương pháp khác nhau trong đó có các phương pháp đặc thù như phương pháp tiên đề, phương pháp tương tự, phương pháp mô hình, PPTN 1.1 Nội dung của PPTN [13, tr6]

1.1.1 PPTN trong nghiên cứu Vật lí [13, tr6]

1.1.1.1 Sự ra đời của PPTN trong sự phát triển của Vật lí học [13, tr6]

Trong thời cổ đại, khoa học chưa phân ngành và chưa tách khỏi triết học Mục đích của nó là tìm hiểu và giải thích thiên nhiên một cách toàn bộ mà chưa đi vào từng lĩnh vực hiện tượng cụ thể Lúc

đó dưới chế độ chiếm hữu nô lệ, xã hội chia làm hai giai cấp: giai cấp nô lệ thì phải lao động để nuôi sống xã hội nhưng không được hưởng quyền lợi gì, còn giai cấp chủ nô là chủ nhân của mọi cái trong xã hội nhưng lại không lao động sản xuất Những "nhà hiền triết" thời đó thuộc giai cấp chủ nô hoặc những người tự do, tất nhiên coi trọng sự suy lí, sự tranh luận để tìm ra chân lý Một đại biểu tiêu biểu của nền khoa học cổ đại là Aristot (394-322TCN)

Sau này khoa học phát triển theo hai hướng duy tâm và duy vật Hai trào lưu này đấu tranh khoảng gần 2000 năm song không phân thắng bại, do phương pháp đấu tranh cũng chỉ là suy lí và tranh luận

Cuộc cách mạng lần thứ nhất mở đầu băng phát kiến vĩ đại của côpecnic (1473-1543) về thuyết Nhật tâm Cuộc đấu tranh bảo vệ cho hệ Nhật tâm đòi hỏi những phép chứng minh dựa vào quan sát, thực nghiệm để kiểm tra được trong thực tiễn nhằm thuyết phục con người.Vật lí học thực nghiệm,Vật lí học chân chính thay thế choVật lí học của Aristot ra đời và người được coi là thuỷ tổ của khoa học này là Galilê (1564-1642)

Galilê cho rằng muốn nhận thức thiên nhiên thì phải quan sát thiên nhiên, phải làm thí nghiệm và theo cách nói của ông, phải

"hỏi thiên nhiên" và "phải để thiên nhiên phán xét" khi chúng ta tranh luận về thiên nhiên[1, tr13]

Quan điểm của Galilê về phương pháp nghiên cứu Vật lí học mở

ra một con đường mới trong quá trình nhận thức sáng tạo của khoa học Vật lí nói riêng và các môn khoa học tự nhiên nói chung

Đó là quá trình đi từ những sự kiện xuất phát có vấn đề, dẫn đến

đề xuất giả thuyết (xây dựng mô hình của hiện tượng), rồi từ mô hình giả thuyết đó rút ra các hệ quả lí thuyết và từ các hệ quả lí thuyết đi đến sự kiểm tra chúng bằng thực nghiệm và ứng dụng chúng trong thực tiễn Thế kỉ thứ 16, 17, 18, 19 là thời kì mà Vật lí học thực nghiệm đạt được những thành tựu xuất xắc cùng với các cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật vĩ đại mà nó tạo ra Các đại

biểu xuất sắc của Vật lí học thực nghiệm, những thành công của phương pháp mới trong thời kì này như: Tôrixenli (1608-1662), Pascan (1623-1662), Bôi (1627-1691), Ôtôgherich (1602-1685), Huyghenxơ (1629-1695), Niutơn (1642-1727), rồi đến Farađây (1791-1867), Ơcxtet (1777-1854), Hecxơ (1857-1894), Pôpốp (1809-

lí thuyết mới được mọi người thừa nhận chỉ khi nó được kiểm nghiệm từ thực tiễn

Như vậy PPTN với tư cách là một phương pháp nhận thức khoa học ra đời và thành công trong quá trình nghiên cứu và phát triển của Vật lí học cổ điển thì ngày nay vẫn còn ý nghĩa thực sự trong quá trình nghiên cứu Vật lí học hiện đại

1.1.1.2 Nội dung của PPTN [13, tr7]

Spaki đã nêu lên thực chất của PPTN của Galilê như sau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng một giả thuyết Giả thuyết đó không chỉ đơn giản là sự tổng quát hoá các thí nghiệm đã làm, nó chứa đựng cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể Bằng phép suy luận lôgic và bằng toán học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ

quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến Những

hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra

được Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn của giả thuyết và khi đó, giả thuyết được coi là một định luật vật lí chính xác

Như vậy, PPTN không phải đơn thuần là làm thí nghiệm một cách mò mẫm, ngẫu nhiên Trước khi làm thí nghiệm, nhà khoa học phải dựa vào những quan sát ban đầu của mình hay của những nhà khoa học khác, nêu lên một số câu cần giải đáp, nghĩa

là vạch rõ mục đích của thí nghiệm: Thí nghiệm để làm sáng tỏ cái gì? để hỏi thiên nhiên cái gì? Tiếp theo là phải bố trí thí nghiệm như thế nào, tức là tìm cách đặt câu hỏi cho thiên nhiên như thế nào để có câu trả lời đơn giá? Câu trả lời của thiên nhiên qua các kết quả của thí nghiệm là những dấu hiệu bề ngoài của sự vật, có thể quan sát được, cần phải phân tích, khái quát hoá những kết quả đó như thế nào để thu được những kết quả có giá trị tổng quát? Cuối cùng là, lời giải đáp thu được có thể áp dụng để giải quyết những vấn đề gì rộng hơn nữa trong thực tế, nằm ngoài những thí nghiệm đã làm không?

PPTN đã thể hiện một quan điểm mới mẻ, sâu sắc về nhận thức

tự nhiên, nhận thức chân lí Niutơn đã làm rõ quan điểm đó bằng bốn quy tắc sau đây:

Quy tắc 1: Đối với mỗi hiện tượng, không thừa nhận những nguyên nhân nào khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích

nó Quy tắc này là sự khẳng định vai trò của lí trí con người trong

sự nhận thức chân lí, gạt bỏ những luận điểm tôn giáo, kinh viện, không có liên quan đến khoa học

Quy tắc 2: Bao giờ cũng quy những hiện tượng như nhau về cùng một nguyên nhân Quy tắc này thể hiện tư tưởng nhân quả, quyết

định luận của Niutơn: Một nguyên nhân xácđịnh bai giờ cũng gây

ra một hệ quả xác định

Quy tắc 3: Tính chất của tất cả các vật có thể đem ra thí nghiệm

được, mà ta không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì

được coi là tính chất của mọi vật nói chung Quy tắc này là sự quy nạp khoa học, cho phép ta khái quát hoá những trường hợp riêng

lẻ để tìm ra những định luật tổng quát

Quy tắc 4: Bất kì khẳng định nào rút ra từ thực nghiệm, bằng phương pháp quy nạp đều là đúng chứng nào chưa có những hiện tượng khác giới hạn hoặc mâu thuẫn với những khẳng định đó Quy tắc này thể hiện quan điểm biện chứng về tính tương đối và tuyệt đối của chân lí Nó thừa nhận mỗi chân lí khoa học đều có thể được chính xác hoá thêm, được hoàn chỉnh thêm từng bước một, nhưng trong mỗi bước của quá trình nhận thức nó vẫn hoàn toàn có giá trị khoa học

Với phương pháp và tư tưởng nói trên, Niu tơn đã đạt những thành tựu rực rỡ trong nghiên cứu cơ học và ảnh hưởng sâu sắc

đến toàn bộ sự phát triển của Vật lí học trong nhiều thế kỉ sau Trong hơn ba thế kỉ, kể từ khi PPTN ra đời, Vật lí học đã tiến những bước khổng lồ, phân thành nhiều ngành và mỗi ngành có những đặc thù riêng Risa Fâyman- nhà vật lí lí thuyết nổi tiếng

của thế kỉ XX nhận xét rằng: "ở thời đại Niutơn, kiến thức chưa hoàn chỉnh, Niutơn có thể phỏng đoán các định luật bằng cách đối chiếu các khái niệm và sự hiểu biết gần với thực nghiệm Giữa sự quan sát và sự kiểm tra lại bằng thực nghiệm không có một khoảng cách lớn" Ngày nay, Vật lí học đã đi vào những lĩnh vực vi mô của nguyên tử và hạt nhân, hay lĩnh vực của những hạt chuyển

động với vận tốc cực lớn Đối với những lĩnh vực ấy, chỉ dựa trên những quan sát trực tiếp và những công cụ toán học đơn giản thì khó lòng mà thành công được Các nhà khoa học thế kỉ XX đặc biệt quan tâm đến mặt lí thuyết của các vấn đề nghiên cứu, đã sử dụng mạnh mẽ công thức toán học cao cấp, nhiều khi các nhà vật

lí phải tự sáng tạo ra công cụ toán học mới để giải quyết các vấn

đề của Vật lí học Trong thế kỉ này, kiến thức Vật lí đã rất sâu sắc

và phong phú, nhiều khi một nhà khao học trong nhiều năm, thậm chí trong suốt cuộc đời mình cũng chỉ mới thực hiện được một phần của quá trình phát minh Chẳng hạn như Anhxtanh phát minh

ra thuyết tương đối rộng từ năm 1916, nhưng phải mấy chục năm sau, người ta mới có thể tìm ra một số rất ít bằng chứng thực nghiệm để chứng thực tính đúng đắn của thuyết đó Những bằng chứng này không phải do Anhxtanh mà do các nhà bác học khác tìm ra Mặt khác, đến giai đoạn này nhiều nhà bác học nổi tiếng không phải bằng các công trình lí thuyết đưa ra những dự đoán thiên tài mà bằng các công trình thực nghiệm rất khéo léo tài tình

và chính xác; nhờ thế mà hoặc là khẳng định sự đúng đắn của lí

thuyết hoặc phát hiện ra những sự kiện mới làm xuất phát điểm cho những lí thuyết mới

Trong toàn bộ quá trình đi tìm chân lý thì phải phối hợp cả xây dựng lý thuyết và kiểm tra bằng thực nghiệm, nhưng trong hoạt

động của mỗi nhà khoa học thì có thể thực hiện một trong hai khâu: bởi vậy, ngày nay phân ra hai ngành: Vật lí lý thuyết và Vật

lí thực nghiệm Theo cách phân chia này, PPTN có thể hiểu theo nghĩa hẹp sau đây: Từ lí thuyết đã biết, suy ra hệ quả và dùng thí nghiệm để kiểm tra hệ quả Nhà vật lí thực nghiệm không nhất thiết phải tự mình xây dựng giả thuyết mà giả thuyết đó đã có người khác đề ra rồi nhưng chưa kiểm tra được Nhiệm vụ của nhà vật lí thực nghiệm lúc này là từ giả thuyết đã có suy ra một hệ quả có thể kiểm tra được và tìm cách bố trí một thí nghiệm khéo léo tinh vi để quan sát được hiện tượng do lý thuyết dự đoán và thực hiện các phép đo chính xác

1.1.2 PPTN trong dạy học Vật lí [13, tr9]

1.1.2.1 Các giai đoạn của PPTN

Để giúp học sinh có thể bằng hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm lĩnh được các kiến thức Vật lí thì tốt nhất là giáo viên phỏng theo PPTN của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Giáo viên mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng, , tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào

đó, tóm lại nêu lên một câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, cần phải suynghĩ tìm tòi mới trả lời được

Giai đoạn 2: Giáo viên hướng dẫn, gợi ý cho học sinh xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa vào quan sát tỉ mỉ kĩ lưỡng, vào kinh nghiệm bản thân, vào những kiến thức đã có (ta gọi là xây dựng giả thuyết) Những dự đoán này có vẻ còn thô sơ, có vẻ hợp lí nhưng chưa chắc chắn

Giai đoạn 3: Từ giả thuyết dùng suy luận lôgic hay suy luận toán học suy ra một hệ quả: Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí

Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm

để kiểm tra xem hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm hay không Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới

Giai đoạn 5: ứng dụng kiến thức Học sinh vận dụng kiến thức

để giả thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật Thông qua đó, trong một số trường hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết[13,tr9]

1.1.2.2 Hướng dẫn học sinh hoạt động trong mỗi giai đoạn của PPTN

Những bài học mà học sinh có thể tham gia đầy đủ vào cả 5 giai

đoạn trên không nhiều Đó là những bài mà việc xây dựng giả thuyết không đòi hỏi một sự phân tích quá phức tạp và có thể kiểm tra giả thuyết bằng những thí nghiệm đơn giản sử dụng những

dụng cụ đo lường mà học sinh đã quen thuộc Ví dụ như bài: Sự rơi

tự do, định luật III của Niutơn, quy tắc mô men về cân bằng của vật quay quanh một trục, định luật Bôilơ-Mariôt, định luật phản xạ

ánh sáng

Trong nhiều trường hợp, học sinh gặp khó khăn không thể vượt qua được thì có thể sử dụng PPTN ở các mức độ khác nhau, thể hiện ở mức độ học sinh tham gia vào các giai đoạn của PPTN

Giai đoạn 1

- Mức độ 1: Học sinh tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi Giáo viên giới thiệu hiện tượng xảy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để cho học sinh tự lực phát hiện những tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu Ví dụ như học sinh quan sát sự rơi của nhiều vật khác nhau: Hòn gạch, tờ giấy, cái lá, miếng bấc, hòn bi, cái lông chim Sự rơi xảy ra rất khác nhau Những câu hỏi mà học sinh đã quen nêu ra là: Nguyên nhân nào khiến cho các vật rơi khác nhau? Sự rơi của các vật có gì giống nhau không?

- Mức độ 2: Giáo viên tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt trong đó xuất hiện một hiện tượng lạ, lôi cuốn sự chú ý của học sinh, gây cho họ sự ngạc nhiên, sự tò mò; từ đó, học sinh nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp Ví dụ: Dao chém gỗ thì gỗ đứt, cũng dao

đó chém vào đá thì dao mẻ, vậy giữa lực của dao tác dụng vào gỗ (vào đá) và lực của gỗ (của đá) tác dụng vào dao lực nào lớn hơn?

- Mức độ 3: Giáo viên nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu học sinh phát hiện trong vấn đề hay hiện tượng đã biết, có chỗ nào chưa được hoàn chỉnh, đầy đủ cần tiếp tục nghiên cứu Ví dụ: Sau khi đã học định luật cảm ứng điện từ, đã biết điều kiện phát sinh ra dòng điện cảm ứng, giáo viên yêu cầu học sinh xem muốn biết đầy đủ hơn về dòng điện cảm ứng còn phải xét vấn

đề gì nữa? Học sinh dựa vào hiểu biết đã có về dòng điện, sẽ có thể đề xuất hai câu hỏi mới: Độ lớn của dòng điện cảm ứng phụ thuộc những yếu tố nào? chiều của dòng điện cảm ứng được xác

định như thế nào?

Giai đoạn 2:

Risa Fâyman cho rằng "Các định luật vật lí có nội dung rất đơn giản, nhưng biểu hiện của chúng trong thực tế rất phức tạp" Bởi vậy, từ sự phân tích các hiện tượng thực tế đến việc dự đoán những mối quan hệ đơn giản nêu trong các định luật là cả một nghệ thuật Cần làm cho học sinh quen dần

Mức độ 1: Dự đoán định tính: Trong những hiện tượng thực tế phức tạp, dự đoán về nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tượng Có thể có rất nhiều dự đoán mà ta sẽ phải lần lượt tìm ra cách bác bỏ Ví dụ như trường hợp định luật cảm ứng

điện từ, có thể bắt đầu dự đoán dựa trên sự quan sát đơn giản: Chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây, sau đó xây dựng dự đoán đòi hỏi sự phân tích tỉ mỉ hơn: Sự biến thiên từ thông qua ống dây

Mức độ 2: Dự đoán định lượng: Những quan sát đơn giản khó có thể dẫn tới một dự đoán về mối quan hệ hàm số, định lượng giữa các đại lượng vật lí biểu diễn các đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng Nhưng các nhà vật lí nhận thấy rằng: những mối quan

hệ định lượng đó thường được biểu diễn bằng một số ít hàm số

đơn giản như: Tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, hàm số bậc nhất, hàm số bậc hai, hàm số lượng giác

Việc dự đoán định lượng có thể dựa trên một số cặp số liệu được biểu diễn trên đồ thị, dựa vào dạng của đồ thị mà dự đoán mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng Ví dụ: Dự đoán P tỉ lệ với V

đối với một lượng khí xác định, ở nhiệt độ không đổi Trường hợp

định luật nêu lên mối quan hệ giữa ba đại lượng thì thông thường giữ một đại lượng không đổi, xem mối quan hệ giữa hai đại lượng kia rồi tổng hợp kết quả trong một công thức Ví dụ: Trường hợp

định luật II Niutơn F = ma, định luật Ôm cho một đoạn mạch I = U:R

Mức độ 3: Những dự đoán đòi hỏi một sự quan sát chính xác, tỉ

mỉ, một sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm không có điều kiện thực hiện trên lớp, tóm lại là vượt quá khả năng của học sinh ở

đây, giáo viên dùng phương pháp kể truyện lịch sử để giới thiệu các giả thuyết mà các nhà khoa học đã đưa ra Ví dụ: Trường hợp

định luật vạn vật hấp dẫn, định luật bảo toàn năng lượng

Giai đoạn 3:

Việc suy ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận lôgic hay suy luận toán học Thông thường, ở trường phổ thông các phép suy

luận này không quá khó Vì biểu hiện trong thực tế của các kiến thức Vật lí rất phức tạp, cho nên điều khó khăn là hệ quả suy ra phải đơn giản, có thể quan sát đo lường được trong thực tế

Mức độ 1: Hệ quả có thể quan sát, đo lường trực tiếp Ví dụ hệ quả suy ra từ các giả thuyết về mối quan hệ giữa thể tích, áp suất

và nhiệt độ của một lượng khí có thể đo trực tiếp bằng các dụng cụ: Bình chia độ, nhiệt kế, áp kế

Mức độ 2: Hệ quả không quan sát được trực tiếp bằng các dụng

cụ đo mà phải tính toán gián tiếp qua việc đo các đại lượng khác

Ví dụ giả thuyết về sự bảo toàn mv trong tương tác giữa hai vật không trực tiếp kiểm tra được bằng một dụng cụ đo động lượng

mà phải tính toán gián tiếp qua việc đo m và đo v

Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lí tưởng Có nhiều trường hợp, hiện tượng thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố tác

động không thể loại trừ được, nhưng ta chỉ xét quan hệ giữa một

số rất ít các yếu tố (2 đến 3 yếu tố); như vậy, hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng Ví dụ như trường hợp định luật bảo toàn năng lượng, ta không thể thực hiện được hệ cô lập như nêu trong giả thuyết

Mức độ 2: Hoc sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng việc bố trí thí nghiệm cho sát với điều kiện lí tưởng có khó khăn Giáo viên phải giúp đỡ bằng cách giới thiệu phương án làm để học sinh thực hiện Ví dụ cách tạo ra hai vật tương tác cô lập khi xây dựng định luật bảo toàn động lượng: Phải cho hệ hai vật chuyển

Giai đoạn 5:

Những ứng dụng của các định luật thường có ba dạng: Giải thích hiện tượng, dự đoán hiện tượng và chế tạo thiết bị đáp ứng một yêu cầu của đời sống, sản xuất

Mức độ 1: ứng dụng trong đó HS chỉ cần vận dụng định luật Vật

lí để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng hoặc tính toán trong

điều kiện lí tưởng: Vật chỉ bị chi phối bởi vài định luật đang nghiên cứu Đó có thể là bài tập do GV nghĩ ra (ví dụ: Tính cường độ dòng

điện qua các điện trở của một mạch điện mắc theo một sơ đồ nào

đó), chứ không có ý nghĩa trong đời sống hay sản xuất hàng ngày

Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã được đơn giản hoá để

có thể chỉ cần áp dụng một vài định luật Vật lí Ví dụ: tính lực phát

động của đầu máy ôtô để xe có khối lượng m có thể chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a trên đường nằm ngang có hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là k

Mức độ 3: Xét một ứng dụng kỹ thuật trong đó không chỉ áp dụng các định luật Vật lí mà còn phải có những giải pháp đặc biệt

để làm cho các hiện tượng Vật lí có hiệu quả cao, sao cho thiết bị

được sử dụng thuận tiện trong đời sống và sản xuất Trong loại ứng dụng này, HS không những phải vận dụng những định luật Vật

lí vừa được thiết lập mà còn phải vận dụng tổng hợp những hiểu biết, những kinh nghiệm về nhiều lĩnh vực khác của Vật lí Ví dụ: ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để có thể chế tạo ra được một máy phát điện sản xuất ra dòng điện có cường độ đủ mạnh dùng trong đời sống và sản xuất Ngoài các kiến thức về nguyên nhân của dòng điện cảm ứng, còn cần biết cách bố trí sao cho khung dây quay quanh từ trường, dùng các cổ góp để lấy dòng

điện ra ngoài mà không làm cho dây bị xoắn đứt, dùng lõi sắt để tăng độ từ thẩm, dùng các lá sắt ghép cách điện làm lõi sắt để tránh dòng Fu-cô Trong các bài học Vật lí, không nên đi sâu vào các chi tiết kỹ thuật mà chỉ yêu cầu HS suy nghĩ về những vấn đề

có tính chất nguyên tắc, còn GV thông báo cho HS một số chi tiết

kỹ thuật để họ có thể nhận dạng được những thiết bị kỹ thuật trong

đời sống thực

1.1.2.3 Phối hợp PPTN và các phương pháp nhận thức khác trong dạy học Vật lí [13, tr12]

Dạy học các kiến thức Vật lí bằng PPTN là một hướng ưu tiên ở trường phổ thông Để thực hiện mỗi giai đoạn của PPTN, đòi hỏi phải có suy nghĩ sáng tạo và có kỹ năng, kỹ xảo về nhiều mặt Bởi vậy người GV phải tuỳ theo nội dung của mỗi kiến thức, tuỳ theo trình độ của HS, tuỳ theo điều kiện trang bị ở trường phổ thông mà vận dụng linh hoạt các mức độ sử dụng phương pháp này Cũng cần cân nhắc cả vấn đề thời gian dành cho mỗi bài học Trong mỗi bài học cụ thể, GV phải tính đến khả năng HS có thể thực hiện giai

đoạn nào, ở mức độ nào là có thể thành công nhất và tập trung khai thác rèn luyện khả năng cho họ ở mặt đó

Trong dạy học các định luật Vật lí theo PPTN có hai trường hợp

đáng lưu ý sau đây:

a) Có những định luật Vật lí thực nghiệm nhưng việc suy luận quá phức tạp hoặc những thí nghiệm quá tinh vi, không có điều kiện thực hiện ở trường phổ thông, GV có thể dùng phương pháp

kể truyện lịch sử để cho HS biết cách giải quyết của các nhà bác học

b) Có những định luật trong lịch sử được phát minh bằng con

đường thực nghiệm, nhưng ngày nay có thể coi như hệ quả của một định luật, một lí thuyết khái quát hơn Những suy luận này HS

có thể hiểu được Bởi vậy, để rèn luyện khả năng suy luận sắc

bén cũng như giảm bớt khó khăn về tổ chức thực hiện các thí nghiệm phức tạp cho nên không dạy học những định luật đó hoàn toàn theo PPTN mà chỉ sử dụng một yếu tố của PPTN là làm thí nghiệm kiểm tra minh hoạ kết luận thu được bằng suy luận lí thuyết

Trong khi áp dụng PPTN, thường phối hợp với các phương pháp nhận thức khác như phương pháp phân tích-tổng hợp, phương pháp quy nạp-diễn dịch Chẳng hạn: Ngay trong khi xây dựng giả thuyết đã phải dùng phương pháp phân tích-tổng hợp, khi xử lí các kết quả thí nghiệm phải dùng phương pháp quy nạp-diễn dịch 1.2 Tổ chức dạy học Vật lí ở trường phổ thông theo PPTN [13, tr13]

1.2.1 Những hành động được dùng phổ biến trong quá trình nhận thức Vật lí theo PPTN của học sinh

Hiện tượng Vật lí rất phức tạp và đa dạng Trong lịch sử, các nhà Vật lí đã sáng tạo ra rất nhiều cách làm để đạt được mục đích mong muốn, rất nhiều hành đọng đã được áp dụng Có thể mỗi một phát minh mới của Vật lí học là do kết quả của rất nhiều hành

động ở những mức độ khó khăn, phức tạp khác nhau, nhiều thao tác có mức độ tinh vi, thành thạo ngày càng cao, khó có thể liệt kê

đầy đủ và phân loại chính xác Dưới đây, chỉ nêu ra những hành

động được dùng phổ biến trong quá trình nhận thức Vật lí theo PPTN của HS ở trường phổ thông:

1) Quan sát, nhận biết những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng

2) Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành những hiện tượng đơn giản

3) Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tượng

4) Bố trí một thí nghiệm để tác động vào tự nhiên tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác định

5) Đo một đại lượng Vật lí

6) Tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật, hiện tượng

7) Tìm tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng cùng loại

8) Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tượng

9) Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng

10) Mô hình hoá những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lí tưởng để sử dụng chúng làm công cụ của tư duy

11) Lập đồ thị biểu diễn sự biến thiên của một đại lượng Vật lí 12) Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng Vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học

13) Đề xuất dự đoán

14) Giải thích một hiện tượng thực tế

15) Xây dựng giả thuyết

16) Từ giả thuyết, suy ra một hệ quả

17) Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết (hệ quả)

18) Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật Vật lí

19) Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động 20) Tìm phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề

1.2.2 Những thao tác phổ biến cần dùng trong hoạt động nhận thức Vật lí theo PPTN của học sinh

a) Thao tác vật chất

- Nhận biết bằng các giác quan

- Tác động lên các vật thể bằng công cụ: chiếu sáng, tác dụng lực, làm di chuyển, làm biến dạng, hơ nóng, làm lạnh, cọ sát, đặt vào một điện áp

- Sử dụng các dụng cụ đo

- Làm thí nghiệm (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị)

- Thu thập tài liệu, số liệu thực nghiệm

- Thay đổi các điều kiện thí nghiệm

- Suy luận quy nạp

- Suy luận diễn dịch

- Suy luận tương tự

1.2.3 Những hoạt động chủ yếu của giáo viên khi dạy học Vật lí theo PPTN

a) Xây dựng tình huống có vấn đề

Tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú đi tìm cái mới, kích thích học sinh hăng hái, tự giác hoạt động, tạo ra không khí lớp học thuận lợi ủng hộ những cuộc phát biểu trao đổi ý kiến thảo luận về những kết quả thực hiện hành động học tập của HS

b) Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp

Phân chia bài học thành những vấn đề nhỏ, phù hợp với trình độ xuất phát của HS, xác định hệ thống những hành động học tập mà học sinh có thể thực hiện được với sự cố gắng vừa sức Nội dung kiến thức Vật lí ở trường phổ thông không phải là nguyên dạng kiến thức Vật lí trong khoa học ở dạng đầy đủ nhất, hiện đại nhất

mà đã được biến đổi đi, trình bày dưới dạng đơn giản hơn, phù hợp với trình độ HS

c) Rèn luyện cho HS kỹ năng thực hiện những thao tác cơ bản, những hành động phổ biến khi áp dụng PPTN

Xây dựng tình huống có vấn đề có thể tạo ra hứng thú ban đầu Nhưng muốn duy trì được hứng thú, tính tích cực, tự giác trong suốt quá trình hoạt động thì cần phải giúp đỡ HS sao cho họ có thể thành công trong khi thực hiện các hành động Càng thành công,

HS càng cố gắng vươn lên thực hiện các nhiệm vụ khó khăn hơn, phức tạp hơn Nếu thất bại liên tiếp, HS sẽ sinh ra chán nản, mất

tự tin GV có thể rèn luyện cho HS những kỹ năng này theo hai cách: một là, làm theo mẫu nhiều lần (bắt chước) theo một angôrit

(một trình tự chặt chẽ, máy móc); hai là, rèn luyện kỹ năng đưa ra

dự đoán và kỹ năng đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra; ba là, rèn luyện theo những cơ sở định hướng (đó là những sơ đồ, những

để rút ra kết luận về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng Cần phải làm nhiều thí nghiệm trong những điều kiện khác nhau mới

có thể rút ra kết luận rằng sự biến thiên từ thông xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín là nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng ở đây áp dụng phương pháp giống nhau duy nhất trong lôgic học để tìm nguyên nhân của hiện tượng HS được luyện tập nhiều lần sẽ quen

1.2.4 Bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh khi áp dụng PPTN trong dạy học Vật lí [13, tr28]

1.2.4.1 Khái niệm năng lực sáng tạo [13, tr30]

"Sáng tạo là một hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính đổi mới, có ý nghĩa xã hội, có giá trị giúp giải quyết một khó khăn, bế tắc nhất định"(Sáng tạo Bách khoa toàn thư Liên xô Tập 42, trang 54)

Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công

cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới

V.G.Radumốpxki khái quát hoá những lời phát biểu của nhiều nhà khoa học nổi tiếng nói về sự sáng tạo như Anhxtanh, Plăng, Boócnơ, Kapitxa…nêu lên chu trình sáng tạo khoa học gồm bốn giai đoạn theo sơ đồ [12, Tr3]:

Trong nghiên cứu Vật lí, quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn như ta đã biết, trong đó khó khăn nhất,

Mô hình Giả thuyết

Các hệ quả lôgic

Sự kiện Xuất phát

Thí nghiệm kiểm tra Sơ đồ chu trình sáng tạo khoa học

đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện thực nghiệm khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ lí thuyết Trong hai giai đoạn này, không có con đường suy luận lôgic mà phải chủ yếu dựa vào trực giác

Vấn đề bản chất tâm lí học của trực giác là vấn đề về cơ chế giải quyết các nhiệm vụ nhận thức mà không thể thực hiện bằng con đường suy luận lôgic Đó là trường hợp mà chủ thể nhận thức không có đủ tri thức cần thiết cho việc cải biến tình huống dần dần, để cuối cùng đi đến giải quyết được nhiệm vụ ở đây, bắt buộc phải đưa ra phỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự

Tư duy trực giác khác với tư duy biện giải lôgic là ở chỗ: những bước đi của nó không thể hiện rõ một trình tự tất yếu chặt chẽ, việc giải quyết vấn đề lại giống như một phỏng đoán, đòi hỏi có một căn cứ lôgic

Nếu tri thức biện giải được đạt tới bằng con đường suy luận lôgic liên tục, nối tiếp, mà trong đó mỗi một tư tưởng tiếp theo đều xuất phát một cách lôgic từ cái trước, phụ thuộc vào cái trước và

là tiền đề cho cái tiếp theo, thì tư duy trực giác thu nhận được một cách nhảy vọt, một cách trực tiếp; các giai đoạn tư duy của nó không thể hiện một các tách bạch Con người tư duy không thể kể ngay ra là làm thế nào mà anh ta đi đến những quyết định Con

đường đó vẫn chưa được nhận thức, phải sau này mới xác lập

được cơ sở lôgic của phỏng đoán đó

Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo

và có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra

được nhiều dự đoán, nhiều phương án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bưởi vậy không thể rèn luyện năng lực sáng tạo, tách rời, độc lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó

1.2.4.2 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của HS [13, tr32]

a) Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

Kiến thức Vật lí trong trường phổ thông là những kiến thức đã

được loài người khẳng định; tuy vậy, chúng luôn luôn là mới mẻ

đối với HS Việc nghiên cứu kiến thức mới sẽ thường xuyên tạo ra những tình huống đòi hỏi HS phải đưa ra những ý kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân họ

Tổ chức quá trình nhận thức Vật lí theo chu trình sáng tạo sẽ giúp cho HS trên con đường hoạt động nhận thức biết được: chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải

đưa ra kiến thức mới, giải pháp mới Việc tập trung sức lực vào chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo có hiệu quả, rèn luyện cho tư duy trực giác biện chứng nhạy bén, phong phú Trong nhiều trường hợp, GV có thể giới thiệu cho HS kinh nghiệm sáng tạo của các nhà bác học Bất kì ở đâu và bất kì lúc nào, sự sáng tạo chỉ có

thể xảy ra trong khi giải quyết vấn đề, nghĩa là trong khi giải quyết những trở ngại, vướng mắc trên con đường nhận thức

b) Luyện tập phỏng đoán, dự đoán

Như đã biết, dự đoán có vai trò rất quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực Các nhà khoa học nói rằng: việc xây dựng giả thuyết dựa trên sự khái quát hoá những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính.Tuy nhiên, sự khái quát đó không phải là một phép quy nạp đơn giản, hình thức mà chứa đựng một yếu tố mới, không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ sở Dự đoán khoa học không phải là tuỳ tiện mà luôn phải có một cơ sở nào đó, tuy chưa thật là chắc chắn có thể có các dự đoán sau đây trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức Vật lí của HS

- Dựa vào liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có

Ví dụ: Quan sát một bình chứa không khí nối với một ống tiết diện nhỏ bên trong có một giọt chất lỏng để ngăn cách không khí trong bình với bên ngoài Đem hơ bình trên ngọn lửa hay để bình gần ngọn đèn điện, ta quan sát thấy: giọt chất lỏng di chuyển chứng tỏ thể tích khí nở ra Câu hỏi đặt ra là nguyên nhân vì sao

mà chất khí trong bình nở ra Câu trả lời: vì khí bị hơ lửa, vì để gần đèn điện thì không phải là dự đoán mà là một sự thật, ai cũng biết Nhưng nếu câu trả lời là: "khí nở ra do bị nóng lên" thì đó là một dự đoán, dựa trên một sự liên tưởng đến một cái chung giữa ngọn lửa và cái đèn là "sự nóng"

- Dựa trên sự tương tự

Có thể dựa trên một dấu hiệu bên ngoài giống nhau mà dự đoán

sự giống nhau về bản chất, hoặc từ sự tương tự về cấu tạo suy ra

sự tương tự về tính chất

Thí dụ chất khí, chất lỏng, chất rắn đều có cấu tạo bởi các phân

tử chuyển động hỗn loạn không ngừng HS nghiên cứu chất rắn đã biết khi nhiệt độ tăng thì chất rắn nở ra Vậy có thể dự đoán tương

tự như chất rắn, chất lỏng và chất khí cũng nở ra khi nhiệt độ tăng

- Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự

đoán giữa chúng có mối quan hệ nhân quả

Thí dụ: Sau một số lần quan sát thấy: khi cho một nam châm chuyển động tương đối với một dây dẫn kín thì trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng Ta có thể dự đoán: chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây là nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng

- Dựa trên sự nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi

đồng thời, cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng

Thí dụ: Quan sát các hạt phấn hoa hoà trong nước, ta thấy: chúng chuyển động hỗn loạn không ngừng Khi hơ nóng, làm tăng nhiệt độ của nước lên, ta thấy vận tốc chuyển động của các hạt phấn hoa (hạt Braonơ) tăng lên; ngược lại khi làm giảm nhiệt độ của nước, lại thấy vận tốc của các hạt phấn hoa giảm đi Ta có thể