Vận dụng PPTN vào dạy học chương “Dòng điện không đổi Vật lí 11” chương trình cơ bản

Chính vì vậy mà Nghị Quyết TrungƯơng II khoá VIII của Đảng đã chỉ rõ: “Khắc phục lối truyền thụ một chiều, rènluyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học, từng bước áp dụng các phương

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang sống ở thế kỷ XXI, thế kỷ của những thành tựu vượt bậc vềkhoa học và công nghệ Do đó sự nghiệp giáo dục ở mỗi Quốc gia đòi hỏi phải đàotạo ra những thế hệ học trò có đủ trình độ kiến thức, năng lực trí tuệ sáng tạo vàphẩm chất đạo đức tốt để làm chủ đất nước Chính vì vậy mà Nghị Quyết TrungƯơng II khoá VIII của Đảng đã chỉ rõ: “Khắc phục lối truyền thụ một chiều, rènluyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học, từng bước áp dụng các phương p háptiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học ”

Trong dạy học Vật lý để bồi dưỡng năng lực sáng tạo, tự lực chiếm lĩnh kiếnthức cho học sinh thì cách tốt nhất là dạy cho học sinh biết sử dụng c ác phương phápnhận thức Vật lý, PPTN là phương pháp đặc thù của nghiên cứu Vật lý Vì vậy cầnphải bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức này trong dạy học Vật lý

Như chúng ta đã biết với chủ trương trên thì Bộ giáo dục đã đề ra nhiều biệnpháp để đổi mới trong việc dạy và học ở trường phổ t hông cụ thể là: Đổi mới sáchgiáo khoa, các chuyên đề thay sách và đồng thời cung cấp cho các trường phổ thôngmột lượng thiết bị thí nghiệm không nhỏ với nguồn ngân sách rất lớn với mục tiêu

để nâng cao chất lượng giáo dục trong những năm tới Tuy nhiên trong thực tế việc

sử dụng các thiết bị thí nghiệm ở các trường phổ thông chưa hiệu quả và gây lãngphí với nhiều nguyên nhân khác nhau: Trong đó nguyên nhân chính là hầu hết GVchưa nắm rõ cơ sở lý luận về PPTN chính vì vậy khi lên lớp dù có tiến hành thínghiệm thì việc sử dụng cũng sai mục đích và không mang lại hiệu quả

Từ những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài: Vận dụng PPTN vào dạy học chương “Dòng điện không đổi - Vật lý 11, chương trình cơ bản” làm đề tài

nghiên cứu

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu, đề xuất một hệ thống biện pháp, cách thức, thao tác để dạychương “Dòng điện không đổi - Vật lý 11” chương trình cơ bản đạt hiệu quả caonhất và trọng tâm là vận dụng PPTN

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- PPTN trong nghiên cứu và trong dạy học vật lý: Vai trò, tính chất, cấu trúc

- Quá trình dạy học vật lý (nói chung) và dạy học chương dòng điện khôngđổi (nói riêng) ở trường phổ thông: Chương trình, sách giáo khoa, thiết bị, chấtlượng và giải pháp nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Nội dung, PPDH Vật lý chương dòng đi ện không đổi Vật lý 11 chương trình

cơ bản

4 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng PPTN một cách hợp lý sẽ tích cực hoá hoạt động nhận thức, tạohứng thú học tập cho HS nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương “Dòng điện khôngđổi - Vật lý 11” chương trình cơ bản góp phần đổi mới PPDH ở trường phổ thông

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận về dạy học ở trường phổ thông, đặc biệt là PPTN trongdạy học vật lý Từ đó biết cách vận dụng linh hoạt PPTN trong soạn thảo tiến trìnhdạy học một kiến thức vật lý

- Nghiên cứu nội dung các kiến thức cơ bản về chương dòng điện không đổinhằm xác định được nội dung các kiến thức mà HS cần nắm vững và các thí nghiệmcần tiến hành trong dạy học các kiến thức đó theo các giai đoạn của PPTN

- Điều tra thực tế dạy học các kiến thức về dòng điện không đổi ở lớp 11nhằm tìm hiểu phương pháp dạy của GV và phương pháp học của HS, các khó khăncủa GV và các mặt hạn chế của HS, tình trạng thiết bị thí nghiệm Từ đó đề xuấtnguyên nhân các khó khăn, các mặt hạn chế để tìm biện pháp khắc phục

- Soạn thảo tiến trình dạy học theo các giai đoạn của PPTN các kiến thức vềdòng điện không đổi nhằm bồi dưỡng cho học sinh PPTN trong nghiên cứu vật lý

- Tiến hành các thí nghiệm gồm: Thí nghiệm thực và thí nghiệm ảo thuộcphần kiến thức của chương mà đề tài nghiên cứu

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm tiến trình dạy học theo các giai đoạn củaPPTN các kiến thức đã soạn thảo để đánh giá tính khả thi, tính hiệu quả của việc bồidưỡng PPTN Dựa vào đánh giá đó sẽ hoàn thiện hơn tiến trình dạy học theo cácgiai đoạn của PPTN.

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận: Đọc các sách, tài liệu về những vấn đề liên quan đếnviệc giải quyết các nhiệm vụ của luận án

- Nghiên cứu thực tiễn: Điều tra cơ bản, tiến hành một số thí nghiệm phầnđiện một chiều, thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông, xử lý số liệu để đánh giácác biện pháp đã đề xuất trên cơ sở lý luận và thực tiễn

7 Đóng góp của luận văn

- Làm rõ cơ sở lý luận của PPTN trong dạy học Vật lý.

- Đề xuất một số kế hoạch để vận dụng PPTN vào dạy học Vật lý chương

“Dòng điện không đổi - Vật lý 11” chương trình cơ bản

- Luận văn có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho GV và Sinh viên Vật lýquan tâm đến vấn đề này

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo luận văn gồm có ba chương:

Chương 1: PPTN trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.

Chương 2: Vận dụng PPTN vào dạy học chương dòng điện không đổi - Vật

lý 11, chương trình cơ bản

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

Chương 1:

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG

PHỔ THÔNG 1.1 Phương pháp nhận thức khoa học

1.1.1 Khái niệm về phương pháp

Phương pháp theo từ gốc của tiếng Hy lạp là “methodos” có thể hiểu theonghĩa chung là tập hợp những thủ pháp, những cách thức, những con đường baogồm các thao tác thực hành hay lý thuyết để đạt được mục đích nào đó

Tuỳ thuộc vào mục đích của hành động mà phương pháp có những nghĩa hẹpkhác nhau

Nếu mục đích của hành động là tìm ra chân lý khách quan thì tập hợp cáccách thức, các con đường, phương tiện và các bước mà trí tuệ phải đi theo để đạtđược mục đích đó gọi là phương pháp nhận thức khoa học

Một định nghĩa về phương pháp được Heghen đ ưa ra chứa đựng một nội hàmsâu sắc và bản chất, được Lênin nêu lên trong tác phẩm “Bút ký triết học” của mình:

“Phương pháp là ý thức về hình thức của sự tự vận động bên trong của nội dung”[11] Định nghĩa này cho ta rút ra những đặc trưng của phương phá p như sau:

Phương pháp chịu sự chi phối của mục đích và nội dung

Có thể biểu diễn sự phụ thuộc này như sơ đồ 1

Nghĩa là mục đích (M) và nội dung (N)

Quy định phương pháp (P) Mục đích nào,

nội dung nào thì phương pháp ấy, không có

phương pháp vạn năng cho mọi hoạt động

Phương pháp bao gồm hai mặt: Mặt khách quan và mặt chủ quan

- Mặt khách quan gắn liền với đối tượng của phương pháp, là quy luật kháchquan chi phối đối tượng mà chủ thể phải ý thức được

- Mặt chủ quan của phương pháp thể hiện ở chỗ, phương pháp chỉ tồn tại trongđầu óc của con người, là ý thức của chủ thể, gắn liền với chủ sử dụng phương pháp

Phương pháp là hoạt động có tổ chức hợp lý

PN

M

Sơ đồ 1

Theo lý thuyết hoạt động [12,16], phương pháp là một hoạt động có tổ chức hợp lý.Hoạt động bao gồm nhiều hành động, mỗi hành động lại gồm nhiều thao tác Toàn

bộ hoạt động có một mục đích lớn chung, mỗi hành động lại có một mục đích riêng,

là bộ phận của mục đích chung Thao tác không có mục đích tự thân Như vậy làmột hệ cấu trúc đa cấp, phức tạp

1.1.2 Phương pháp nhận thức khoa học

Phương pháp nhận thức khoa học là một phạm trù nằm trong phạm trùphương pháp dùng để chỉ tập hợp những thủ pháp, những thao tác trí tuệ và thựchành mà con người phải đi theo để đạt đến chân lý khoa học

Paplop định nghĩa phương pháp nhận thức khoa học như sau: “Phương phápnhận thức khoa học là quy luật vận động nội tại của tư duy con người, xem như sựphản ánh chủ quan thế giới khách quan Nói khác đi, các phương pháp nhận thứckhoa học có thể xem như nhữ ng quy luật khách quan đã được đem cấy vào trongnhận thức của con người khi con người sử dụng một cách có ý thức và có kế hoạchlàm vũ khí để giải thích và cải tạo thế giới” [13]

Điều này chứng tỏ phạm trù phương pháp nhận thức khoa học vừa mang tínhkhách quan vừa mang tính chủ quan Và chúng ta có thể rút ra những nhận xét sau:

- Phương pháp không thể tách rời nội dung, mà phải phù hợp nội dung Đểtiếp nhận mỗi phần nội dung phải có những phương pháp đặc thù

- Phương pháp nhận thức khoa học là sự th ống nhất biện chứng giữa tínhkhách quan và tính chủ quan Khác với các kiến thức khoa học đơn thuần mang tínhkhách quan, kiến thức và phương pháp nhận thức khoa học ít nhiều mang tính chủquan và luôn trừu tượng Không thể bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa họccho HS chỉ bằng bài giảng lý thuyết về phương pháp luận, nhưng cũng không thể chỉbằng hành động nhận thức mà không có sự khái quá t thành phương pháp cho HS

- Sự liên hệ biện chứng giữa nội dung và phương pháp dẫn đến không thể dạyphương pháp nhận thức khoa học tách rời nội dung khoa học mà phải lồng vào nhau

- Quá trình nhận thức khoa học là hoạt động có mục đích Vì vậy dạy họcphương pháp nhận thức khoa học cần làm nổi tính mục đích của bài học Việc tạo ra

nhu cầu nhận thức là điều kiện cần để thực hiện dạy học phương pháp nhận thứckhoa học.

1.1.3 Phân loại hệ thống phương pháp nhận thức khoa họ c

Căn cứ vào mức độ phổ biến và phạm vi ứng dụng của phương pháp mà chialàm ba nhóm nhận thức khoa học như sau:

Phương pháp triết học: Là phương pháp chung nhất phổ biến nhất áp dụng

cho mọi lĩnh vực của nhận thức Chúng bao gồm các phương pháp của lôgic biệnchứng, các phương pháp của lý luận nhận thức: Phân tích, tổng hợp, so sánh, trừutượng hoá, khái quát hoá, cụ thể hoá…; các cặp phạm trù và ba phép biện chứng duyvật; suy luận lôgíc

Phương pháp riêng rộng: Là nhóm các phương pháp có thể áp dụng cho

một số ngành khoa học, trong một số đoạn của quá trình nhận thức

Phương pháp riêng hẹp: Là những phương pháp chỉ áp dụng cho một bộ

phận của một ngành khoa học hoặc một số ngành khoa học

1.2 Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý của nhà khoa học

1.2.1 Phương pháp thực nghiệm

Có hai cách hiểu khác nhau về khái niệm PPTN Vật lý

Cách thứ nhất: Cho rằng PPTN chỉ là khâu tiến hành thí nghiệm kiểm tra

đã có hoặc để đo đạc đạt độ chính xác cao một đại lượng V ật lý nào đó Như vậyPPTN chỉ là khâu thí nghiệm Vật lý Cách hiểu này làm giảm vai trò của PPTNtrong quá trình nhận thức Đây là cách hiểu PPTN theo nghĩa hẹp

Phương pháp

riêng hẹp

Thí nghiệmtưởng tượng

Suydiễn

Quy

nạp

Thực tế khách quan

Phân tíchtổng hợp

Ph.

Tích TY Tổng hợp

P.TíchTổng hợp

Sơ đồ 2 Trong chương trình Vật lý phổ thông có thể nêu lên mối liên hệ giữa các

PPNT Vật lý theo sơ đồ sau (sơ đồ 2)

 Cách thứ hai: Cho rằng PPTN theo nghĩa rộng bao gồm tất cả các khâu

của quá trình nhận thức từ việc đặt vấn đề trên cơ sở, các sự kiện thực nghiệm hoặcquan sát, đến khâu đề ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tr a giả thuyết, xử lýkết quả và rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu

Cách hiểu thứ hai về PPTN đúng với vai trò vị trí của nó trong quá trình pháttriển của Vật lý học, PPTN bồi dưỡng cho học sinh cần được hiểu với nội hàm này

 Phương pháp thực nghiệm bao gồm các yếu tố sau:

- Đặt vấn đề trên cơ sở quan sát hoặc sự kiện thực nghiệm

- Đề xuất giả thuyết

- Suy ra hệ quả lôgic từ giả thuyết

- Xác lập phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả của giả thuyết

- Tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả

- Rút ra kết luận xác nhận hay bác bỏ giả thuyết

1.2.2 Vai trò của phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý

Galilê được xem là ông tổ của PPTN, là người đầu tiên bác bỏ giả thuyết sailầm bằng thí nghiệm Vật lý, với thí nghiệm nổi tiếng trên tháp Piza (Italia), ngườiđầu tiên hướng ống kính thiên văn do chính mình chế tạo để quan sát chuyển độngcủa hành tinh chứng minh giả thuyết về hệ nhật tâm của Côpecnic, chính ông đã vậndụng PPTN một cách hệ thống và nêu thành phương pháp của vật lý

Đánh giá vai trò của thực nghiệm, Anhxtanh viết: “Tất cả sự nhận thức về thếgiới thực tại xuất phát từ thực nghiệm và hoàn thành bằng thực nghiệm” [1]

Vai trò thực nghiệm cũng được phản ánh trong chu trình nhận thức sáng tạocủa Razumopxki (sơ đồ 3) [4,13]

Ông phân tích sơ đồ này như sau: “Mỗi chu trình được bắt đầu bằng việc lựachọn các nhóm sự kiện từ quan sát Người nghiên cứu đề ra giả thuyết về bản chấtchung của chúng Giả thuyết này cho phép tiên đoán những sự kiện chưa biết Tínhchất đúng đắn của giả thuyết được kiểm tra bằng thực nghiệm Nếu hệ quả giảthuyết của mô hình xuất phát được thực nghiệm chứng minh thì mô hình nêu ra

được công nhận là phản ánh đúng tính chất của hiện tượng nghiên cứu Nếu kết quảcủa thực nghiệm phủ định giả thuyết th ì mô hình nêu ra cần phải thay đổi

Như vậy theo Razumopxki, thực nghiệm luôn luôn là điểm xuất phát và làthước đo tính đúng đắn của mọi lý thuyết khoa học PPTN được dùng trong hoạtđộng nhận thức mô tả thế giới, nhằm trả lời câu hỏi: “Hiệ n tượng xảy ra như thế nào,tuân theo quy luật nào, trong điều kiện hoàn cảnh nào?” Việc giải thích cơ chế củahiện tượng, trả lời câu hỏi vì sao là mảnh đất của các phương pháp lý thuyết, lànhiệm vụ của các nhà vật lý lý thu yết Tuy nhiên các kết luận mà Vật lý lý thuyếtnêu ra để giải thích thế giới chỉ được coi là chân lý chừng nào được thực nghiệmchứng minh

Như vậy xét về toàn thể, để xây dựng tri thức khoa học Vật lý luôn cần đếnthực nghiệm và PPTN đã được công nhận là phương pháp cơ bản của Vật lý học

1.2.3 Cấu trúc và tính chất của phương pháp thực nghiệm

a Cấu trúc của phương pháp thực nghiệm

Ta xuất phát từ sơ đồ của Bu nseman và Razumopxki (Sơ đồ 4) [13] Một quátrình nhận thức khoa học đầy đủ diễn ra theo các giai đoạn trên sơ đồ Thực tiễn làđiểm xuất phát và cũng là mục đích cuối cùng của nhận thức khoa học để hành độngtrong thực tế đúng quy luật Từ thực tiễn xuất hiện những hiện tượng, sự vật mà lýtrí con người chưa giải thích được với tri thức và kinh nghiệm đã có Con ngư ời tìmcách trả lời cho câu hỏi đó Khi đó xuất hiện vấn đề nhận thức (cũng có thể vấn đềxuất hiện trên cơ sở lý thuyết đã có, việc nghiên cứu những hệ quả của lý thuyết đã

có làm xuất hiện những vấn đề mới)

Để trả lời câu hỏi khoa học đặt ra, ngư ời nghiên cứu bằng các thao tác tư duy

và cả trực giác khoa học để đề ra giả thuyết Giả thuyết được thể hiện bằng một hoặcmột số phán đoán lôgic mà tính chân thực của nó mới ở dạng có thể (tiềm tàng)

Từ giả thuyết, nhà khoa học bằng suy luận lôgic và suy luận toán học suy ra

hệ quả lôgic và kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả Việc kiểm tra này được tiến hànhbằng các thí nghiệm Một khi giả thuyết đã được chứng minh, giả thuyết trở thànhchân lý khoa học (hay tri thức khoa học) Tri thức này đư ợc vận dụng vào trong thựctiễn; quá trình vận dụng lại làm xuất hiện những vẫn đề tiếp theo; chu trình nghiêncứu mới lại được bắt đầu nhưng ở mức độ cao hơn, hoàn thiện hơn

Khi khoa học chưa phát triển, nhà nghiên cứu cùng các đồng nghiệp thự chiện tất cả các giai đoạn của quá trình nghiên cứu, thậm chí chính họ còn chế tạo racác dụng cụ để quan sát Khi khoa học phát triển, việc nghiên cứu được chuyên mônhoá, mỗi nhà nghiên cứu làm việc trong một lĩnh vực liên quan đến một giai đoạntrong chu trình đã nêu, vì thế có nhà Vật lý thực nghiệm, có nhà Vật lý lý thuyết.Các nhà Vật lý nghiên cứu họ biết rõ vị trí của mình trong chu trình nhận thức Cònkhi HS tiếp nhận tri thức khoa học, họ không biết mình đang ở giai đoạn nào, nhữngthông tin và công việc mà họ đang làm có tính chất gì nếu họ không biết về bản thâncấu trúc hoạt động Điều này làm hạn chế rất nhiều năng lực tự nhận thức và sángtạo của HS

Vận dụng nhận thức của Razumopxki vào quá trình nhận thức Vật lý bằngPPTN, tham khảo ý kiến của Buseman, trong luận văn tiễn sĩ của mình, PGS.TSPhạm Thị Phú cho rằng hoạt độ ng nhận thức Vật lý theo phương pháp thực nghiệmhiểu theo nghĩa đầy đủ có thể biểu diễn theo sơ đồ sau (Sơ đồ 5)

Định luật

Hệ quả

Lý thuyết

Sơ đồ 4

- Các “cung” 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 là các hoạt động cấu thành các hoạt độngnhận thức.

- Các “đỉnh” của sơ đồ là mục đích của hành động Toàn bộ hoạt động hướngvào một mục đích chung là các tri thức V ật lý bao gồm: Định luật; thuyết Vật lý vàvận dụng chúng vào hoạt động thực tiễn

 Đề xuất vấn đề nghiên cứu

Mục đích của hành động này là nêu được vấn đề; phát biểu vấn đề thành câuhỏi nhận thức

- Các thao tác: Quan sát thực tiễn, ghi chép số liệu quan sát, so sánh phân tíchtổng hợp trên cơ sở những tri thức đã có kết hợp với trực giác nhận ra điều chưa giảiquyết hoặc giải quyết chưa triệt để

- Việc đề xuất vấn đề nghiên cứu là việc làm khó khăn mà không phải ai cũnglàm được Phải là người am hiểu rất rõ về lịch sử của vấn đề, say mê tìm tòi nghiêncứu, có óc phán đoán và nghi ngờ Luôn nhìn nhận sự vật, hiện tượng từ nhiều phíađặc biệt là luôn đặt câu hỏi ngược lại Khoa học là sản phẩm tinh thần của nhữngcon người dũng cảm, ham hiểu biết, tò mò, dám nghi ngờ (kể cả những vấn đề được

7

Trithức

Thí nghiệmkiểm tra

Hệ quảlôgic

Sơ đồ 5

xem là hiển nhiên nhất) Lôgic của hành động đề xuất giả thuyết rất phức tạp; ở đây

có sự kết hợp quan sát, tư duy logic và trực giác

 Hình thành giả thuyết khoa học.

Theo Anhxtanh [7,13] nhận thức khoa học diễn ra theo sơ đồ sau (sơ đồ 6).Ông viết rõ:

- Chúng ta có các dữ liệu , những dữ liệu trực tiếp của kinh nghiệm cảm tính

- A là những tiên đề, từ đó chúng ta suy ra những kết luận, về mặt tâm lý Adựa trên cơ sở  , nhưng không tồn tại con đường lôgic nào từ  đến A Chỉ tồn tạimỗi quan hệ trực giác (tâm lý) và mỗi liên hệ này luôn được lặp lại

- Từ các tiên đề A, suy ra một cách lôgic đến các khẳng định riêng 

- Những khẳng định  được đối chiếu với  (Kiểm tra bằng thực nghiệm) Như vậy, trên cơ sở dữ kiện, dữ kiện đã có (thu được trong thực tiễn, thínghiệm), nhà khoa học nêu lên các giả thuyết mà Anhxtanh gọi là “tiên đề” songkhông có con đường lôgic nào được chỉ ra mà ở đây vai trò của trực giác đóng vaitrò quan trọng

Trực giác khoa học được rèn luyện qua một quá trình tích luỹ về lượng dầndần, đến độ nào đó sẽ đột biến về chất, sự nhảy vọt Trực giác luôn tồn tại trong mỗicon người, đó là một khả năng, nếu biết khai thác khả năng này sẽ được bộc lộ

Điều này có ý nghĩa lớn đối với việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức cho

HS Việc định hướng hành động nhận thức của HS trong học tập theo con đường của

A

Hệ các tiên đề

Các hệquả suy

ra từ cáctiên đề

Sơ đồ 6



nhận thức khoa học, với việc áp dụng lý thuyết “vùng phát triển gần” của Vưgôtxky

có thể bồi dưỡng cho HS trực giác khoa học

Việc hình thành giả thuyết là dựa trên các dữ liệu đã có, đó là sự tích luỹ vềlượng Ở đây vai trò của ghi nhớ là rất quan trọng Trực giác có quan hệ chặt chẽ vớitrực quan và tưởng tượng HS tri giác nhận biết tài liệu trực quan, tách ra và giữ lạitrong óc những yếu tố riêng lẻ cần lĩnh hội Những hành động này ti ến triển sinhđộng, phụ thuộc vào nội dung bài toán nhận thức (vấn đề đặt ra) và trình độ nhậnthức của chủ thể Như vậy từ đối tư ợng trực quan, hình thành hình tượng theo biểutượng đã được xây dựng Sự biến đổi chính những hình tượng đã được hình thànhtrên cơ sở trực quan là sự biến đổi tích cực trong óc những tri giác đã có dẫn đến xâydựng hình tượng mới khác với tài liệu trực q uan xuất phát Hoạt động trí óc ở đây làhoạt động tưởng tượng, nó bao gồm cả một loạt những hành động nhằm ghi nhớnhững hình tượng ban đầu đã hình thành, thực hiện những biến đổi khác nhau,những hình tượng đó có căn cứ vào yêu cầu của câu hỏi nhận thức, các biểu tượngđược tích luỹ Như vậy đứng trước những vấn đề nhận thức, người nghiên cứu biếnđổi các dữ liệu trong óc, tìm thấy sự liên hệ giữa các biểu tượng đã có với các dữkiện của vấn đề cần giải quyết, từ đó nảy sinh “ý tưởng” về phương pháp giải quyếtvấn đề một cách trực giác Kết quả là nêu ra được giả thuyết

Giả thuyết nêu ra phải thoả mãn được hai chức năng: Giải thích và tiên đoán.Giả thuyết phải sơ bộ giải thích được các sự kiện thực nghiệm đã biết Quan trọnghơn, giả thuyết phải có chức năng tiên đoán một hiện tượng mới chưa từng được biếtđến Giả thuyết là một phán đoán không đơn thuần chỉ dựa vào suy luận lôgic (nhưphán đoán thông thường) mà là sự kết hợp giữa suy luận lôgic và trực giác

 Suy ra hệ quả lôgic.

Giả thuyết được nêu ra dưới dạng một phán đoán: Đó là một nhận định có thểmang tính bản chất khái quát Tính đúng đắn của giả thuyết cần phải được kiểm tra.Việc kiểm tra trực tiếp một nhận định khái quát là không thể mà thay vào đó là kiểmtra hệ quả của nó Hệ quả lôgic được nêu ra từ giả thuyết trong PPTN phải thoả mãnhai điều kiện:

- Tuân theo quy tắc lôgic hoặc toán học.

- Có thể kiểm tra bằng thí nghiệm Vật lý

Các phép suy luận lôgic và toán học phải dẫn đến kết luận có dạng: Biểu thứctoán học biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng Vật lý mà những đại lượng nàyphải hoặc đo trực tiếp hoặc kết luận phải là một khẳng định tồn tại hay không tồn tạimột hiện tượng nào đó có thể quan sát được trực tiếp hoặc quan sát gián tiếp qua sựbiến đổi của một đại lượng vật lý nào đó

Giả thuyết quy định nội dung của hệ quả lôgic thông qua tác động của cácquy tắc suy luận lôgic và suy luận toán học đồng thời hệ quả lôgic là cầu nối giữagiả thuyết khoa học và thí nghiệm Vật lý

 Tiến hành thí nghiệm kiểm tra.

Đây là hành động đặc thù của PPTN Người nghiên cứu tự tạo hiện tượng,quá trình trong những điều kiện nhất định của phòng thí nghiệm nhằm kiểm tra tínhxác thực của hệ quả lôgic suy ra từ giả thuyết Các thao tác tư duy và thực hành củahành động tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính xác thực của hệ quả lôgic

 Lập phương án thí nghiệm

Nhà nghiên cứu cần phải trả lời các câu hỏi:

- Cần làm gì để xuất hiện hiện tượng? Phải có các thiết bị nào, lắp ráp ra sao?Cần đo đại lượng nào? Đo bằng dụng cụ gì? Đo như thế nào?

- Cần phải thay đổi đại lượng nào? Ảnh hưởng của sự thay đổi đó đối với cácđặc trưng khác của hiện tượng?

Nói chung phương án thí nghiệm cần được xây dựng dưới dạng bản vẽ, sơ đồ

Cách xử lý kết quả thí nghiệm đã được vạch sẵn từ khi xây dựng phương ánthí nghiệm Thông thường có thể xử lý theo kiểu lập bảng, lập tỷ số, tính trị trungbình, vẽ đồ thị….Các kỷ năng: Tính toán, lấy sai số, đánh giá độ chính xác của phép

đo được rèn luyện ở thao tác này

Căn cứ kết quả thí nghiệm người nghiên cứu đánh giá tính chân thực của hệ quả

ra mới thành chân lý khoa học

Trong lịch sử phát triển của khoa học, chân lý mang tính tương đối (các địnhluật, lý thuyết luôn ở trạng thái động), chừng nào chưa có thực nghiệm mâu thuẫnvới lý thuyết thì chừng đó lý thuyết còn là chân lý Tính tương đối còn thể hiện ởphạm vi áp dụng của định luật hoặc lý thuyết

 Áp dụng định luật, lý thuyết vào thực tiễn

- Áp dụng định luật để nghiên cứu Vật lý: Từ định luật mới xây dựng, cácnhà nghiên cứu suy ra các hệ quả; đó là những hiện tượng mới, quy luật mới, thựcnghiệm mới Theo Fayman: “Lịch sử các phát minh chứng tỏ rằng khi một định luậtnào đó đúng thì dựa vào đó ta có thể phát minh ra định luật mới Khi chúng đã chắcchắn về tính đúng đắn của một định luật nào đó mà trong các quan trắc thấy khôngphù hợp thì đó là một điềm báo hiệu có hiện tượng mới, chưa rõ”

Như vậy khi một định luật nào đó đúng, thì dựa vào đó có thể phát minh rađịnh luật mới Còn khi tính đúng đắn của một định luật hoặc thuyết nào đó đã đượckhẳng định, mà trong quan sát hoặc thực nghiệm thấy có điều không phù hợp thì đó

là dấu hiệu có hiện tượng mới Một dây chuyền phát minh được tạo ra

- Áp dụng định luật (lý thuyết) Vật lý vào thực tiễn kỹ thuật và đời sống: Cóthể nói Vật lý là cơ sở của đa số các ngành kỹ thuật và các quá trình sản xuất Việcnghiên cứu khoa học nhằm mục đích cuối cùng là ứng dụng vào thực tiễn, song việcđưa thành tựu khoa học vào ứng dụng là một quá trình Theo thời gian khoảng cách

từ nghiên cứu đến áp dụng đang được rút ngắn lại

Trong dạy học Vật lý, việc áp dụng các định luật hoặc lý thuyết là việc làmkhông thể thiếu, việc áp dụng này được thể hiện ở các hình thức:

+ Bài học nghiên cứu tài liệu mới: Mà nội dung kiến thức là hệ quả của cácđịnh luật đã học Là việc vận dụng định luật trong tình huống mới

+ Bài học giải bài tập

+ Bài học thực hành

b Tính chất của phương pháp thực nghiệm

 Tính hệ thống, tính khoa học, có chức năng nhận thức luận: PPTN là sự thểhiện khá cụ thể công thức nhận thức của Lênin: “Từ trực quan sinh động đến tư duytrừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn đó là con đường nhận thức chân lý,nhận thức hiện thực khách quan” Tính khoa học và tính hệ thống thể hiện trong cấutrúc lôgic của phương pháp Thí nghiệm không phải tiến hành một cách tuỳ tiện,ngẫu hứng mà xuất phát từ mục đích rõ ràng

 PPTN là sự thống nhất biện chứng giữa thực nghiệm và lý thuyết

Ta biết rằng PPTN không chỉ đóng khung ở chỗ các phương tiện thí nghiệm,các thao tác thực hành tay chân, mà là sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa các thao tác tưduy lý thuyết và thực hành Thí nghiệm bao giờ cũng có mục đích rõ ràng, mà mụcđích này được soi rọi bằng một lý thuyết đã có Lý thuyết đó là sự khái quát hàngloạt các sự kiện thực nghiệm và bằng thao tác tư duy lý thuyết Và đến lượt mìnhthực nghiệm kiểm tra lý thuyết

1.3 PPTN trong nhận thức Vật lý của HS và tác dụng của việc bồi dưỡng PPTN Vật lý cho HS đối với việc nâng cao hiệu quả dạy học

Nhận thức Vật lý của nhà bác học và HS về bản chất là không khác nhau, đóđều là nhằm mục đích xây dựng tri thức mới cho chính mình (tuy nhiên đối với nhà

bác học, tri thức là mới cho toàn nhân loại, còn đối với HS, tri thức chỉ mới đối vớichính bản thân) Chính vì vậy công cụ nhận thức về bản chất là không khác biệt Song

về tính chất và mức độ thì khác nhau đáng kể Muốn dạy thành công PPTN cho HScần phải làm sáng tỏ những khác biệt này để có những gia công sư phạm cần thiết

- Sự khác biệt về thời gian: Nhà Vật lý có thời gian dài để xây dựng một địnhluật Vật lý, có thể chỉ làm được một công đoạn trong cả quá trình hình thành nênđịnh luật Vật lý đó Còn đối với HS xây dựng một định luật V ật lý chỉ trong một vàitiết học

- Sự khác biệt về phương tiện: Nhà bác học có phòng thí nghiệm với máymóc thiết bị tinh vi, hiện đại, còn HS trong điều kiện nhà trường chỉ có những thiết

bị đơn giản

- Nhà khoa học xây dựng tri thức mới mà loài người chưa biết Nhà khoa họcphải thực hiện một bước nhảy vọt (đột biến) để tìm ra cái mới mà cả nhân loại chưabiết, đó thực chất là hoạt động sáng tạo Còn học sinh là xây dựng lại cái mà loàingười đã biết, với sự hướng dẫn của GV, của tài liệu, sách và các phương tiện thôngtin khác Với mục đích bồi dưỡng PPTN cần phải đặt HS vào vị trí của nhà khoa học

để họ tự xây dựng tri thức cho chính mình Khi đó họ sẽ vừa lĩnh hội được tri thức

cơ bản, lại vừa rèn luyện được phương pháp khoa học

Xét đến hiệu quả là xét đến chất lượng của sản phẩm và sự chấ p nhận của xãhội về sản phẩm đó Hiệu quả dạy học được đánh giá cao nếu chất lượng sản phẩmtốt, đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại: Con người có vốn tri thức cơ bản làm nền,

tư duy nhạy cảm sắc bén, có năng lực giải quyết vấn đề, thích nghi nhanh chóng vớicông việc mà xã hội phân công, có tác phong làm việc khoa học, ngăn nắp, trungthực, tiếp cận nhanh với những vấn đề mới nảy sinh trong xã hội hiện đại

Khi thực hiện việc bồi dưỡng PPTN Vật lý, HS sẽ được làm quen với m ộtcon đường xây dựng tri thức Vật lý HS được học không những nội dung các địnhluật, khái niệm, lý thuyết Vật lý mà còn biết được tri thức ấy được tìm ra như thếnào; hơn nữa các em có thể tự mình tìm ra tri thức ấy; được trải qua tất cả các giai

đoạn của một chu trình nhận thức khoa học Vật lý Về mặt giáo dưỡng học sinh nhớrất lâu và khi quên có thể tự mình xây dựng lại được.

1.4 Các giai đoạn và một số mức độ của từng giai đoạn trong phương pháp thực nghiệm

1.4.1 Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

Để giúp HS có thể bằng hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm lĩnhđược các kiến thức Vật lý thì tốt nhất là GV phỏng theo PPTN của các nhà khoa học

mà tổ chức cho HS hoạt động theo các giai đoạn sau

Giai đoạn 1: GV 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 hoặcxác lập một mối quan hệ nào đó Tóm lại nêu lên một câu hỏi mà học sinh chưa biếtcâu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được

Giai đoạn 2: GV hướng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu trả lời cho dự

đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát tỉ mỉ kỹ lưỡng, vào kinh nghiệm bản thân, vàonhững kiến thức đã có…(ta gọi là xây dựng giả thuyết) Những dự đoán này có thểcòn thô sơ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn

Giai đoạn 3: Từ giả thuyết dùng suy luận lôgic hay dùng suy luận toán học

suy ra một hệ quả: Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mỗi quan hệ giữacác đại lượng Vật lý

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 vơi kết quả thực nghiệm hay không Nếu phùhợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giảthuyết mới

Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức HS vận dụng kiến thức để giải 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 vàxuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết

1.4.2 Các mức độ trong từng giai đoạn của phương pháp thực ng hiệm

Những bài học mà HS có thể tham gia đầy đủ vào cả 5 giai đoạn trên khôngnhiều Đó là những bài mà việc xây dựng giả thuyết không đòi hỏi một sự phân tíchquá phức tạp và có thể kiểm tra giả thuyết bằng những thí nghiệm đơn giản, sử dụngnhững dụng cụ đo lường mà học sinh đã quen thuộc Trong nhiều trường hợp, họcsinh gặp khó khăn không thể vượt qua được thì có thể sử dụng PPTN ở các mức độkhác nhau, thể hiện ở mức độ HS tham gia vào các gai đoạn của PPTN.

a Giai đoạn 1:

Mức độ 1 : HS tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi GV giới thiệu hiện tượng

xảy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để cho học sinh tự lực phát hiện nhữngtính chất hay những mỗi quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu

Mức độ 2 : GV tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt trong đó xuất hiện một hiện

tượng mới 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

Mức độ 3 : GV nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu HS

phát hiện xem trong vấn đề hay hiện t ượng đã biết có chỗ nào chưa được hoànchỉnh, đầy đủ cần tiếp tục nghiên cứu

b Giai đoạn 2:

Risa Fâyman cho rằng “Các định luật V ật lý có nội nung rất đơn giản, nhưngbiểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp” Bởi vậy, từ sự phân tích các hiệntượng thực tế đến việc dự đoán những mỗi quan hệ đơn giản nêu trong các định luật

là cả một nghệ thuật Cần phải làm cho HS 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 rấtnhiều dự đoán mà ta sẽ phải lần lượt tìm ra cách bác bỏ

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 V ật lý biểu diễncác đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng Nhưng các nhà Vật lý nhận thấyrằng: 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 sốlượng giác…

Việc dự đoán định lượng có thể dựa trên một số cặp số liệu được biểu trên đồthị, dựa trên dạng của đồ thị mà dự đoán mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng

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 khô ng có điều kiện thực hiện ở trên lớp, tóm lạivượt quá khả năng của học sinh Ở đây GV dùng phương pháp kể chuyện lịch sử đểgiới thiệu các giả thuyết mà các nhà bác học đã đưa ra

c 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 biểuhiện trong thực tế của các kiến thức V ật lý rất phức tạp, cho nên điều khó khăn là hệquả 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.

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

Mức độ 3 : Hệ quả suy ra trong điều kiện lý 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 yếu tố (2 đến 3 yếu tố); như vậy hệ quảsuy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng

d Giai đoạn 4: Việc bố trí thí nghiệm kiểm tra thực chất là tạo ra những điều

kiện đúng như những điều kiện đã nêu ra trong việc suy ra hệ quả

Mức độ 1 : Thí nghiệm đơn giản, học sinh đã biết cách thực hiện các phép đo,

sử dụng các dụng cụ đo

Mức độ 2 : Học sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lượn g nhưng việc bố trí thí

nghiệm cho sát với điều kiện lý tưởng có khó khăn GV phải giúp đỡ bằng cách giớithiệu phương án làm để HS thực hiện

Mức độ 3 : Có nhiều thí nghiệm kiểm tra là những thí nghiệm kinh điển rất

phức tạp và tinh tế, không thể thực hiện ở trường phổ thông Trong trường hợp này,

GV mô tả cách bố trí thí nghiệm rồi thông báo kết quả các phép đo để học sinh giacông các số liệu, rút ra kết luận hoặc giáo viên thông báo cả kết luận.

e Giai đoạn 5:

Những ứng dụng của các định luậ t 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 học sinh chỉ cần vận dụng định luật Vật lý để

làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng hoặc tính toán tr ong điều kiện lý tưởng

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 lý

Mức độ 3 : Xét một ứng dụng kỹ thuật trong đó không chỉ áp dụng các định

luật Vật lý mà còn cần phải có những giải pháp đặc biệt để làm cho các hiện tượngVật lý có hiệu quả cao, sao cho thiết bị được sử dụng thuận tiện trong đời sống vàsản xuất Trong loại ứng dụng này, HS không những phải vận dụng những định luậtVật lý vừa được thiết lập mà còn phải vận dụng tổng hợp những hiểu biết, nhữngkinh nghiệm về nhiều lĩnh vực khác của Vật lý

1.5 Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm

Như đã phân tích ở mục 1.2 nội dung của PPTN là rất phức tạp: Đó là sựthống nhất biện chứng giữa tư duy lý thuyết và tư duy thực hành Dạy học PPTN ởtrường phổ thông không có tham vọng làm cho học sinh hiểu và vận dụng trọn vẹnphương pháp này mà chỉ bước đầu cho học sinh làm quen với PPTN bằng cách HSđược trải qua toàn bộ các khâu của PPTN, hiểu được các giai đoạn chính, tham giavào một số khâu và rèn luyện một số thao tác tư duy và thực hành vừa sức để họ cóthể vận dụng PPTN giải quyết vấn đề nhỏ hợp với năng lực của học sinh phổ thông

Trong điều kiện dạy học phổ thông ở nước ta việc HS tham gia vào toàn bộcác hành động của PPTN để xây dựng tri thức mới trong các bài học trên lớp là việcrất khó khăn Điều này do sự hạn chế về thời gian, thiết bị dạy học không đảm bảo;mặt khác đối với một số tri thức Vật lý phổ thông việc tự lực đề xuất vấn đề, nêu giảthuyết, nêu phương án thí nghiệm…là quá sức đối với đa số HS Trong nhữngtrường hợp đó học sinh chỉ có thể chứng kiến các hành động này qua trình bày của

GV mà không trực tiếp tham gia thực hiện Chính vì vậy dạy học PPTN chỉ có thểthực hiện ở một số những mức độ nhất định Căn cứ vào sự tha m gia của HS vào cáchành động của PPTN chúng ta có thể phân làm bốn mức độ dạy học PPTN ở trườngphổ thông như sau.

1.5.1 Mức độ 1 : Cung cấp cho HS nội dung của PPTN.

Ở mức độ này HS được chứng kiện tất cả các giai đoạn của PPTN với cáckhái niệm “vấn đề nhận thức”, “giả thuyết”, “hệ quả lôgic”, “thí nghiệm kiểm tra”,

“kết luận” trong mối liên hệ hữu cơ giữa chúng ở mức độ đơn g iản HS được biết vềPPTN như một phương pháp quan trọng của V ật lý học: Là con đường xâ y dựnghàng loạt các định luật V ật lý

Việc HS trực tiếp tham gia thực hiện các hành động của PPTN ở mức độ nàycòn hạn chế, HS chỉ có thể tham gia vào một vài khâu trong trường hợp nội dung trithức đơn giản (điều này chưa nhất thiết)

Yêu cầu dạy học PPTN ở mức độ này:

- HS phải được chứng kiến tất cả các giai đoạn của PPTN và hiểu được PPTN

là con đường cơ bản để thiết lập các quy luật V ật lý

- HS phải nắm được cấu trúc của PPTN bao gồm các hành động nào, thứ tựthực hiện các hành động; nghĩa là phải hiểu được sơ đồ cấu trúc của PPTN

- HS có thể thực hiện ở một vài khâu mà nội dung vật lý đơn giản và trangthiết bị cho phép

Khi dạy học tường minh PPTN sẽ gặp khó khăn về thời gian và thiết bị dạy học.Khắc phục các khó khăn này như sau:

Về thời gian: Kết hợp bài học trên lớp nghiên cứu định luậ t với bài thực

hành, nghĩa là biến thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm trực diện của học sinh đểnghiên cứu định luật

Về thiết bị: Cần lựa chọn dạy học tường minh nội dung tri thức cơ bản nào

mà thiết bị dễ tìm, đơn giản có thể thực hiện trong điều kiệ n lớp học

1.5.2 Mức độ 2: Rèn luyện một số kỹ năng cơ bản, cần thiết, tối thiểu của PPTN.

Nội dung: Là HS được chứng kiến tất cả các giai đoạn của PPTN và trực tiếp

tham gia làm các thí nghiệm kiểm tra

Yêu cầu của mức độ này là

- Hoàn chỉnh kỹ năng đo lường trực tiếp các đại lượng Vật lý

- Hình thành kỹ năng tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn để:

+ Đo gián tiếp một số đại lượng V ật lý

+ Viết kết quả đo, đánh giá mức độ chính xác của phép đo

+ Nghiệm lại định luật bằng thí nghiệm theo chỉ dẫn

Biện pháp: Chủ yếu thông qua các thí nghiệm thực hành được tiến hành theo

PPTN ở phòng thí nghiệm Thực tế do không có phòng học bộ môn cộng với cáchđánh giá hiện nay không đưa ra yêu cầu về hiểu biết và vận dụng tri thức phươngpháp thực hiện nên các bài thực hành không được thực hiện ở trường phổ thông

- Đo lường là kỹ năng tối thiểu, cơ bản của PPTN, vì vậy dạy học PPTN phải

bổ sung ngay những chỗ hổng này của HS và có thể thực hiện được ngay trong điềukiện không có phòng học bộ môn bằng cách cho học sinh bài tập về nhà đo đạc một

số đại lượng V ật lý phù hợp với nội dung học tập trên lớp

- Quan sát những quá trình, hiện tượng V ật lý đơn giản có thể rèn luyện kỹnăng quan sát qua các thí nghiệm biểu diễn và thực hành ở lớp, qua các bài tập thínghiệm và quan sát ở nhà

Ở mức độ này HS nhất thiết phải thực hiện một số thao tác của “thí nghiệmkiểm tra” trong PPTN, được biết về PPTN ở dạng một thể thống nhất, trong mối tácđộng qua lại giữa các hành động và thao tác tư duy

1.5.3 Mức độ 3: HS được trải qua tất cả các giai đoạn của PPTN và tự lực thực hiện

giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” và “rút ra kết luận” về vấn đề nghiên cứu

Nội dung: Là HS phải hoàn toàn tự lực trong giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra”

từ việc lập phương án thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ đến việc tiến hành thí nghiệm và

xử lý kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận Căn cứ vào hệ quả lôgic, tự lực nêu phương

án thí nghiệm Đây là mức độ nâng cao có sự nhảy vọt về chất trong hành động tưduy và thực hành của HS

Đối tượng : Là HS đã trải qua mức độ 1 và 2, HS các lớp chuyên vật lý, toán,

học sinh ban A Bởi yêu cầu cao hơn, đòi hỏi những hiểu biết và kỹ năng, trình độ tưduy nhất định

- Sử dụng các bài tập thí nghiệm Vật lý có tác dụng lớn trong việc hình thành

và rèn luyện kỹ năng lập phương án thí nghiệm nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm

- Chuyển một số thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm nghiên cứu của HS

1.5.4 Mức độ 4 : HS tự lực nghiên cứu một số vấn đề nhỏ bằng PPTN.

Đây là mức độ cao nhất của dạy học PPTN trong nhà trường

Đối tượng : HS đã hoàn thành 3 mức độ đã nêu trên hoặc những HS thực sự

có năng khiếu về Vật lý

Nội dung: HS giải quyết một bài tập do GV giao cho, bài tập mang tính

nghiên cứu, tìm quy luật một sự phụ thuộc nào đó bằng thí nghiệm, thiết kế chế tạodụng cụ đo đơn giản, để đo một đại lượng Vật lý nào đó…

Biện pháp: Sử dụng các bài tập thí nghiệm.

Như vậy 4 mức độ dạy học PPTN là sắp xếp theo thứ tự tăng dần tính phứctạp, khó khăn, tăng dần tính độc lập của HS trong việc sử dụng PPTN

Có 4 biện pháp chủ yếu để thực hiện các mức độ :

- Dạy học tường minh và không tường minh qua bài học nghi ên cứu tài liệu mới

- Dạy học PPTN bằng bài tập thí nghiệm vật lý

- Dạy học PPTN bằng thí nghiệm thực tập

- Dạy học PPTN qua thí nghiệm lý tưởng

1.6 Những nguyên tắc cần quán triệt khi thực hiện dạy học phương pháp thực nghiệm Vật lý

Tri thức về phương pháp nhận thức là loại tri thức đặc thù bởi phương phápchính là sự vận hành của nội dung từ ngoài vào trong của từng cá thể Phương phápnằm trong mối liên hệ chặt chẽ giữa ba thành tố tạo thành một hệ hoàn chỉnh chomọi hoạt động của con người (sơ đồ 1)

Phương pháp không thể tách rời hoạt động có mục đích của con người, thôngqua hoạt động mà hình thành phương pháp Trong nhận thức cũng vậy, hoạt độngnhận thức là mảnh đất để hình thành PPTN Sau đây là những nguyên tắc cần quántriệt và đặc biệt lưu ý khi tiến hành dạy học PPTN Vật lý, ngoài những nguyên tắccủa dạy học nói chung

1.6.1 Nguyên tắc tính mục đích của bài học

Đây là nguyên tắc đầu tiên cần quán triệt Mỗi một bài học, một chương, mộtphần của Vật lý học nhằm giải quyết một vấn đề nhất đị nh để đạt đến một mục đíchnào đó Các cách thức, con đường, biện pháp, thủ pháp…để đạt đến mục đích ấy,chính là phương pháp Tư duy bắt đầu từ vấn đề nhận thức, từ mục đích nhận thức

Đó là khởi nguồn của quá trình nhận thức

Tính mục đích cần quán triệt trong mọi hoạt động từ vĩ mô đến vi mô Đặtvấn đề cho một bài học, một chương, một phần, nêu nổi bật được mục đích là biệnpháp hữu hiệu Trong sơ đồ của phương pháp nhận thức (sơ đồ 5) Vấn đề xuất phát

từ thực tiễn hoặc từ những lý thuyết đã có Đây là quá trình làm xuất hiện câu hỏinhận thức trước HS Quá trình này trùng với giai đoạn xây dựng tình huống có vấn

đề trong dạy học “nêu vấn đề” Để tập cho HS tự đặt vấn đề, trước hết cần cho HSthấy: Đặt vấn đề là như thế nào thông qua việc xây dựng tình huống có vấn đề của

GV “Tạo nên một tình huống có vấn đề, điều đó có nghĩa là đặt trước HS một vấn

đề sao cho các em thấy rõ được lợi ích về mặt nhận thức hay về mặt thực tế của việcgiải quyết nó nhưng đồng thời cảm thấy có một số khó khăn về mặt trí tuệ do thiếukiến thức cần thiết, nhưng sự thiếu sót này có thể khắc phục được nhờ nỗ lực gầntầm với nhất”

Lý thuyết dạy học nêu vấn đề đã bàn về các biện pháp xây dựng tình huống

có vấn đề Thông thường cơ sở của tình huống có vấn đề là n hững hiện tượng,

những sự kiện Vật lý và những mối liên hệ nhân quả giữa chúng mà HS phải nghiêncứu trong bài học (đó thực sự là những điều mới mẻ mà HS chưa biết) Tuy nhiênchúng phải xuất hiện trước HS dưới những mối quan hệ gây được cho các em nhữngcảm giác ngạc nhiên vì tính bất ngờ của chúng, vì giá trị nhận thức và thực tiễn cao,

vì những mối liên hệ bất ngờ, vì tính chất nghịch lý, vì tính có vẻ “không thể xảyra”, vì tính “bí ẩn”…

Trong thời đại ngày nay, không phải dễ làm cho HS ngạc nhiên bởi có khánhiều nguồn thông tin: Sách báo, vô tuyến truyền hình với các chương trình phổbiến khoa học thường thức Tuy nhiên vẫn có thể gây cảm giác ngạc nhiên cho HSkhông phải bằng cách đặt ra các vấn đề lớn lao mà bằng cách xét các hiện tượngdưới những góc độ khác thường, vạch ra những mối liên hệ chưa từng được chú ý

Có thể gây ra tình huống có vấn đề trong dạy học V ật lý bằng những câu hỏi độcđáo, bằng cách đàm thoại mở đầu đặc biệt, bằng thí nghiệm, bằng hình vẽ và bằngnhiều phương tiện khác mà GV có thể sáng tạo

1.6.2 Nguyên tắc liên hệ chặt chẽ giữa phương pháp và nội dung

Nguyên tắc này xuất phát từ bản chất của phương pháp là sự thống nhất biệnchứng giữa mặt khách quan và mặt chủ quan Phương pháp được xây dựng trênnhững hiểu biết về các quy luật khách quan của sự phát triển của sự vật Các phươngpháp khoa học không phải xác định một cách tuỳ tiện bởi các nghiên cứu, mà đượcxác định bởi tính chất, đặc điểm của đối tượng nhận thức

Chính vì trong quá trình HS chiếm lĩnh kiến thức khoa học dưới sự chỉ đạo,hướng dẫn của GV cũng là lúc họ nắm được cách thức xây dựng kiến thức ấy trongquá trình dạy học kiến thức đơn thuần Phương pháp khoa học cũng dần dần hìnhthành ở HS một cách tự phát, đây là điều kiện thuận lợi, là cơ sở để thực hiện mộtchương trình bồi dưỡng PPTN cho HS Chỉ có việc chủ động của GV theo một kếhoạch chặt chẽ thì tri thức phương pháp khoa học của HS mới hình thành một cách

hệ thống và hoàn chỉnh

“Chương trình bồi dưỡng phương pháp nhận thức phải bám sát nội dung giáotrình Vật lý Vật lý phổ thông chủ yếu là Vật lý thực nghiệm nên chương trình phải

dành một khối lượng đáng kể cho việc bồi dưỡng PPTN từ lớp 7 đến lớp 12 dầntừng bước hoàn thiện” Cấu trúc lôgic của giáo trình và của từng vấn đề có thể thayđổi để phù hợp với việc bồi dưỡng PPTN Hạn chế việc giảng dạy các định luật thựcnghiệm bằng hình thức thông báo Trong điều kiện về thời gian và cơ sở vật chấtkhông thể thực hiện được dạy học theo tinh thần của PPTN thì có thể cho HS đọctrước ở nhà phần mô tả thí nghiệm (có thể là những thí nghiệm lịch sử).

1.6.3 Nguyên tắc hệ thống: Bồi dưỡng phương pháp nhận thức phải đi từ đơn giản đến phức tạp, từ chưa hoàn thiện đến hoàn thiện phù hợp với năng lực nhận thức của HS

Phương pháp là một khái niệm trừu tượng, phương pháp nhận thức khoa họclại càng trừu tượng hơn, mức độ khái quát, phức tạp của phương pháp rất khác nhau.Ngay trong một phương pháp cụ thể, mức độ nông sâu, rộng hẹp cũng khác nhau.Dạy học phải quán triệt nguyên tắc vừa sức, phải đi từ đơn giản đến phức tạp, từchưa hoàn thiện đến hoàn thiện Đó là một yêu cầu nghiêm ngặt Không thể dạy họccho HS đo gián tiếp một đại lượng V ật lý nếu chưa có kỹ năng đo trực tiếp một đạilượng có liên quan Cũng không thể dạy học PPTN ở dạng hoàn chỉnh nếu HS chưabiết nêu giả thuyết sơ bộ trên cơ sở quan sát hiện tượng nào đó

Ngay khi bồi dưỡng phương pháp nhận thức nào đó cũng phải tiến hành cácmức độ khác nhau từ thấp đến cao theo hướng tăng dần sự tham gia của HS vào cácgiai đoạn của việc sử dụng phương pháp nhận thức: Từ chỗ xem, nghe đến chỗ làm

ở một vài khâu, đến chỗ tự lực hoàn toàn trong nghiên cứu

1.6.4 Nguyên tắc lặp đi lặp lại

Tri thức về phương pháp có đặc thù riêng: Phải hình thành thông qua hoạtđộng Phương pháp nhận thức hình th ành ở HS thông qua hoạt động nhận thức Mộtphương pháp có tần số sử dựng lớn trong một giáo trình Vật lý là điều kiện thuận lợicho việc rèn luyện và bồi dưỡng phương pháp đó cho HS, nếu có sự chú ý thíchđáng của GV vào việc dạy con đường xây dựng tri th ức thì hiệu quả sẽ là đáng kể.Điều đó cũng đúng cho việc bồi dưỡng PPTN cho HS

Tuy nhiên việc thực hiện nguyên tắc này gặp phải sự hạn chế về mặt thờigian Rõ ràng việc thông báo nội dung một định luật sẽ nhanh hơn nhiều so với việctiến hành xây dựng định luật đó bằng suy diễn lý thuyết hoặc bằng thực nghiệm.Song cái lợi của việc dạy học phương pháp nhận thức đã thấy rõ mà chúng ta đã cập

ở trên Vì thế cần phải dành thời gian thích đáng để đảm bảo tính lặp đi lặp lại củadạy học phương pháp nhận thức và đặc biệt là PPTN

Kết luận chương 1:

Trong chương này chúng tôi đã tìm hiểu về khái niệm phương pháp, phântích và so sánh PPTN trong nghiên cứu khoa học của các nhà Vật lý và PPTN trongnhận thức Vật lý của HS Mặt khác cũng đã làm rõ được từng giai đoạn của PPTNcũng như các mức độ trong từng giai đoạn đó, đồng thời chỉ ra được các nguyên tắckhi vận dụng PPTN vào dạy học

Như vậy khi vận dụng PPTN vào dạy học cho HS thì nhất thiết người GVphải nắm vững cơ sở lý luận của phương pháp này vì có như vậy việc vận dụngPPTN vào dạy học mới thật sự phát huy hết tư duy sáng tạo của HS và phù hợp vớitừng đối tượng HS cũng như điều kiện cơ sở vật chất của các trường khác nhau

Lý luận về PPTN trong dạy học Vật lý cũng như thực tế cho thấy việc vậndụng PPTN vào dạy học là một vấn đề cấp thiết của giáo dục nước nhà hiện na y nóichung và đặc thù của môn Vật lý nói riêng Điều này sẽ được nghiên cứu cụ thểtrong chương 2

Chương 2:

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG

DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - VẬT LÝ 11

CHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN

Để thực hiện những yêu cầu về dạy học PPTN Vật lý như đã nêu, cần phảitìm kiếm những cách thức, thủ pháp, những hình thức cụ thể Trong khuôn khổ củahình thức dạy học hiện nay (hệ thống lớp - bài với các kiểu bài phân loại theo mụcđích dạy học) thì có các biện pháp dạy học PPTN sau:

- Thông qua bài học nghiên cứu tài liệu mới

- Thông qua bài tập Vật lý

- Thông qua thí nghiệm thực tập

- Thông qua thí nghiệm lý tưởng

2.1 Các biện pháp dạy học phương pháp thực nghi ệm

2.1.1 Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua bài học nghiên cứu tài liệu mới

Giáo trình Vật lý phổ thông được biên soạn thành những bài học với thời gian

từ 1 đến 2 tiết Đó là những đơn vị kiến thức cơ bản thuộc một trong các loại kiếnthức cơ bản sau: Khái niệm Vật lý (khái niệm định tính và khái niệm định lượng);định luật Vật lý; thuyết Vật lý; các ứng dụng Vật lý; các phương pháp nhận thức Vật

lý Hoạt động dạy học được tổ chức sao cho HS lĩnh hội được kiến thức TheoRazumopxki để phát triển năng lực sáng tạo của HS cần xây dựng tiến trình bài họcphỏng theo các giai đoạn nghiên cứu của nhà bác học, giống như khi nhà bác họcxây dựng nên tri thức ấy trong lịch sử khoa học, nghĩa là HS được khám phá lại địnhluật Với cách xây dựng bài học như vậy HS được học định luật dưới dạng “bào thaihọc” của nó, kết quả HS vừa lĩnh hội được tri thức cơ bản, vừa được bồi dưỡngphương pháp xây dựng ra tri thức đó

Để HS lĩnh hội PPTN một cách tự giác, rất cần thiết phải được hợp thức hoámột cách tường minh tri thức về phương pháp Khi công cụ nhận thức đã được HShiểu rõ thì họ mới có thể vận dụng nó thành công Việc hợp thức hoá một cách

tường minh PPTN trong bài học nghiên cứu tài liệu mới là một biện pháp dạy họcPPTN cho HS.

a Xây dựng bài học tường minh phương pháp thực nghiệm của nhận thức Vật lý.

 Những điều lưu ý khi xây dựng bài học tường minh PPTN

Về yêu cầu của bài học.

Không thể dạy học phương pháp một cách thuần tuý cho HS mà phải dạythông qua việc vận dụng phương pháp ấy để xây dựng một đơn vị tri thức nào đó.Như vậy bài học tường minh PPTN vừa dạy tri thức về các sự kiện, vừa dạy tri thức

về phương pháp phải đặt ra hai yêu cầu:

- Yêu cầu về tri thức cơ bản (khái niệm, định luật, thuyết)

- Yêu cầu của nội dung tri thức về phương pháp: HS phải nắm được phươngpháp ở mức độ nào đó về lý thuyết và thực hành (thực hành sử dụng phương pháp).Hai yêu cầu phải phù hợp với nhau theo nguyên tắc: Sự phù hợp giữa nội dung vàphương pháp

Về tiến trình của bài học.

Trong bài học tường minh PPTN, HS phải trải qua tất cả các giai đoạn củaphương pháp này, nghĩa là tiến trình xây dựng tri thức Vật lý phải phỏng theo việcxây dựng tri thức của nhà bác học: HS tham dự vào việc khám phá lại tri thức trongđiều kiện nhà trường

Về hoạt động của HS.

Bài học phải lựa chọn sao cho HS được tham gia nhiều nhất vào các khâu củaPPTN (chính sự tham gia của HS là điều kiện để họ vận dụng phương pháp, hìnhthành và vận dụng kỹ năng) Yêu cầu này đòi hỏi bài học sử dụng các thiết bị có thể

có trong điều kiện nhà trường hiện nay (dễ tìm, rẻ tiền, dễ chế tạo), các giả thuyếtnêu ra và việc suy ra hệ quả lôgic của nó không quá phức tạp

Về thời gian.

So với các bài học khác, bài học tường minh phương pháp (nói chung) vàPPTN (nói riêng) thực hiện đồng thời hai n ội dung dạy học: Dạy tri thức về sự kiện

và dạy tri thức về phương pháp Bài học không cho phép nêu ra định luật dưới dạngthông báo, buộc HS công nhận, mà phải để HS xây dựng nên định luật dưới sựhướng dẫn của GV Điều đó cần một thời gian gấp hai lần so với bài học bìnhthường, quỹ thời gian có thể lấy từ giờ thực hành Vì vậy các bài học tường minhPPTN được lựa chọn sao cho thí nghiệm kiểm tra hệ quả lôgic của giả thuyết có nộidung tương tự với thí nghiệm thực hành.

Số lượng bài học tường minh phương pháp thực nghiệm.

Các tri thức muôn vẻ của Vật lý được xây dựng bằng một số hữu hạn cácPPTN khoa học bộ môn, vì thế bài học tường minh PPTN là hạn chế

 Lôgic của bài học tường minh PPTN

“Vấn đề nhận thức” ở bài học này là nội dung của PPTN Cần phải trình bày nộidung này cho HS sao cho nó không phải “từ trên trời rơi xuống”, mà là khái quát rất

tự nhiên thông qua việc vận dụng phương pháp này xây dựng tri thức Vật lý nào đó.Quy trình bài học tường minh PPTN có thể như sau:

Bước 1: Đặt vấn đề, nêu ví dụ làm nổi lên vấn đề cần nhận thức: Bằng cách

nào người ta xây dựng các định luật Vật lý? (hoặc cách thức, phương pháp xây dựngnên các định luật Vật lý là gì?)

Bước 2: Cho HS trải qua tất cả các giai đoạn của PPTN khi GV sử dụng

chính phương pháp đó để xây dựng một định luật Vật lý nào đó (Ở đây HS có thểtham gia vào một số khâu trong các khâu: Nêu giả thuyết, nêu phương án thí nghiệmkiểm tra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm xử lý kết quả, rút ra kết luận tuỳ vào trình

độ HS và nội dung của định luật cũ ng như thiết bị dạy học)

Bước 3: Khái quát những giai đoạn chính trong quá trình trên, lập thành sơ

pháp xây dựng kiến thức đó Mặt khác tri thức về phươ ng pháp không thể được HSlĩnh hội chỉ trong vài tiết học mà đó phải là một quá trình tích luỹ, bồi dưỡng liêntục và lâu dài thông qua từng bài học.

Trong sơ đồ 5 giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” là giai đoạn đặc thù vì vậy đisâu phân tích giai đoạn này khi thực hiện dạy học không tường minh PPTN cho HS

là điều cần thiết

Giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” trong PPTN gồm các hành động:

- Lập phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả lôgic của giảthuyết

- Tiến hành thí nghiệm, quan sát đo đạc, ghi chép số liệu thí nghiệm

- Xử lý kết quả, đối chiếu với hệ quả suy ra từ giả thuyết

- Rút ra kết luận

Trong quá trình dạy học việc HS tham gia lập phương án thí nghiệm kiểm tra,lựa chọn dụng cụ, vẽ sơ đồ thí nghiệm có tác dụng lớn trong việc bồi dưỡng một s ốthao tác của PPTN Trong điều kiện dạy học hiện nay cần tăng cường việc cho HSthảo luận các phương án thí nghiệm nhằm kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả lôgic của

nó Các em trình bày phương án thí nghiệm bằng lời hoặc bằng sơ đồ, bản vẽ Điềunày có tác dụng lớn trong việc bồi dưỡng tư duy kỹ thuật, góp phần đào tạo nhữngnhà thiết kế trong tương lai

2.1.2 Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua bài tập thí nghiệm Vật lý

a Khái niệm về bài tập thí nghiệm Vật lý (BTTNVL).

BTTNVL là những bài tập mà việc giải nó đòi hỏi phải làm thí nghiệm để xácđịnh một đại lượng Vật lý nào đó, học nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các thông sốVật lý hoặc kiểm tra tính chân thực của lời giải lý thuyết Bài tập thí nghiệm vừamang tính lý thuyết vừa mang tính thực nghiệm, nó có tác dụng lớn trong việc bồidưỡng cho HS PPTN của nhận thức Vật lý Có thể thấy rõ qua việc so sánh các giaiđoạn của PPTN với các bước tiến hành khi giải một bài tập thí ngiệm như sau:

Các giai đoạn của PPTN Các bước trong quá trình giải BTTNVL

1 Đặt vấn đề trên cơ sở các sự kiện

và quan sát Phân tích vấn đề

2 Hình thành giả thuyết

3 Nghiên cứu lý thuyết (suy ra hệ

quả lôgic từ giả thuyết) lập phương

án thí nghiệm kiểm tra

4 Nghiên cứu thực nghiệm: Tiến

4 Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiệntượng, ghi nhận số liệu và xử lý kết quả

5 Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi củabài toán

Như vậy các hành động nhận thức diễn ra khi thực hiện giải một bài tập thínghiệm có tính chất tương tự với những hành động diễn ra khi nghiên cứu bằngPPTN Đây chính là cơ sở tâm lý và lý luận dạy học của dạy học PPTN bằng biệnpháp sử dụng các BTTN, việc HS tiến hành giải BTTN sẽ làm cho tư duy phân tích,tổng hợp, phán đoán, trừu tượng hoá, khái quát hoá và cả trực giác khoa học đượcbồi dưỡng và rèn luyện Việc giải BTTN đó là những nghiên cứu nhỏ tạo điều kiệntốt để phát triển tư duy và khả năng nhận thức cho HS

b Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý.

Căn cứ vào mức độ khó khăn khi tiến hành giải bài tập và phương thức giải

có thể chia BTTN ra làm hai loại sau:

Các bài tập thí nghiệm định tính

Những bài tập này không có các phép đo đạc, tính toán định lượ ng Công cụ

để giải là những suy luận lôgic trên cơ sở các định luật, khái niệm Vật lý và nhữngquan sát định tính BTTN định tính có thể phân thành hai dạng

 Dạng 1: BTTN quan sát và giải thích hiện tượng.

Dạng này yêu cầu HS:

- Làm thí nghiệm theo sự hướng dẫn của GV

- Quan sát thí nghiệm theo mục tiêu đã chỉ sẵn

- Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có

Để giải dạng bài tập này học sinh cần phải trả lời các câu hỏi sau

- Hiện tượng xảy ra như thế nào?

- Tại sao lại xảy ra hiện tượng đó?

Với câu hỏi thứ nhất HS tham gia vào quá trình tích luỹ kiến thức về hiện tượng, mô

tả được diễn biến của hiện tượng Còn câu hỏi thứ hai, giúp HS liên hệ sự kiện quansát xảy ra trong thí nghiệm với những định nghĩa, khái niệm, hiện tượng Vật lý đãhọc Tức là giúp HS biết cách lập luận khi giải thích bản chất của hiện tượng Đâychính là cơ hội để bồi dưỡng cho HS các thao tác tư duy, khả năng lập luận, diễn đạtbằng ngôn ngữ nói và viết

 Dạng 2: Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm.

Dạng bài tập này khá phổ biến ở trường phổ thông vì thí nghiệm được tiếnhành trong tư duy Do đó nó hoàn toàn toàn khả thi trong điều kiện trang thiết bịthí nghiệm còn chưa đầy đủ như hiện nay Các bài tập này là tiền đề cho HS giảicác BTTN định lượng Nội dung của dạng bài tập này thường là: Th iết kế phương

án thí nghiệm để đo các đại lượng Vật lý, hoặc để quan sát một quá trình Vật lý,một định luật

Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải thực hiện các yêu cầu như:

- Cho các thiết bị …hãy tìm cách đo…

- Cho các thiết bị …nêu phương án đo…

- Trình bày cách đo…

Bài tập thí nghiệm định lượng

Đây là loại bài tập yêu cầu HS phải đo đạc các đại lượng Vật lý bằng cácthiết bị, tìm mối liên hệ giữa các đại lượng Vật lý BTTN định lượng có thể ở cácmức độ tăng dần như sau:

 Mức độ 1 : Cho thiết bị, cho sơ đồ thiết kế và hướng dẫn cách làm thí

nghiệm Yêu cầu đo đạc các đại lượng, xử lí kết quả đo đạc để đi đến kết luận

 Mức độ 2: Cho thiết bị, yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệm, l àm thí

nghiệm đo đạc các đại lượng cần thiết, xử lí số liệu để đi đến kết l uận

 Mức độ 3: Yêu cầu tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án thí nghiệm,

làm thí nghiệm đo đạc, xử lí số liệu để tìm quy luật

c Phương pháp dạy học bài tập thí nghiệm Vật lý.

BTTNVL là một phương tiện dạy học vừa thể hiện những mặt mạnh của bàitập Vật lý, vừa có những ưu thế của thí nghiệm Vật lý về các mặt giáo dưỡng, giáodục và giáo dục kỷ thuật tổng hợp BTTNVL có thể sử dụng trong những hình thức

tổ chức dạy học khác nhau và ở trong mọi giai đoạn của quá trình dạy học

 Bài học bài tập Vật lý có sử dụng BTTN ở trên lớp.

Đa số các giờ học bài tập Vật lý (BTVL) được sử dụng sau khi HS học xongtài liệu mới BTVL nhằm làm cho HS hiểu kiến thức sâu sắc hơn Nếu không giảibài tập, đó là sự vận dụng kiến thức trong những tình huống cụ thể, thì vi ệc nắmkiến thức lý thuyết chỉ là hời hợt, hình thức Trong giờ BTVL, tính tích cực hoạtđộng của HS được nâng cao so với giờ lý thuyết Chính vì thế các đề thi Vật lý baogiờ cũng có hai phần: Lý thuyết và bài tập và tỷ trọng giữa chúng tương đương.Phần Vật lý nào trong chương trình phổ thông không có hoặc ít bài tập thì HS nắmphần đó đều không chắc chắn và ngại học phần đó Mọi HS đều hứng thú với việcgiải các bài tập vừa sức Công việc giải bài tập được HS giải ở nhà, giờ lên lớp bàitập nhằm khái quát phương pháp chung giải bài tập một phần nào đó và giải đápnhững khó khăn, thắc mắc của HS

Giờ học BTVL có thể chia làm hai giai đoạn

- Giai đoạn xây dựng phương pháp giải bài tập

- Giai đoạn rèn luyện kỹ năng

Ở giai đoạn thứ nhất thường thông qua một bà i tập mẫu, GV khái quát hoáthành phương pháp chung giải một loại bài tập nào đó.

Bài tập mẫu cần phải điển hình cả về nội dung và phương pháp giải Giaiđoạn tiếp theo là quá trình luyện tập vận dụng phương pháp đã có để giải các bài tậptương tự Giai đo ạn này chủ yếu được HS thực hiện ở nhà, đây là lúc tính tự lực của

HS được bộc lộ nhiều nhất Các BTTN được sử dụng trong giai đoạn này Sau khi

HS đã làm thành thạo các bài tập, tỏ ra nắm vững kiến thức cơ bản thuộc một phầnnào đó và phương pháp vận dụng chúng giải các bài toán cụ thể thông thường, GVcho HS các bài tập thí nghiệm về nhà Trong giờ học BTVL là sự thảo luận của HS

về các lời giải khác nhau, GV đóng vai trò trọng tài

Như vậy giờ học bài tập có sử dụng BTTN cần quán triệt một số yêu cầu sa u:

- HS phải được chuẩn bị ở nhà những thí nghiệm và quan sát có liên quan,hoặc đã được cho về nhà những BTTN Có như vậy thì giờ giải bài tập mới đạt kếtquả

- Tính tích cực hoạt động nhận thức của HS phải được thể hiện ở mức độ caonhất GV không được làm thay những gì HS có thể làm được HS trình bày bài giảicủa mình bằng bài làm viết hoặc bằng lời, có thể tiến hành những thí nghiệm cầnthiết GV đánh giá những sản phẩm của HS công khai

- Các bài thí nghiệm được chọn giải phải liên quan chặt chẽ với tư li ệu lýthuyết đang học

- BTTN được chọn giải trong giờ lên lớp bài tập có thể là sự mở rộng, nângcao, phức tạp hoá một bài tập định tính hoặc định lượng thông thường

 Phương pháp tiến hành giờ lên lớp bài tập Vật lý với mục đích bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm của nhận thức Vật lý.

 Công tác chuẩn bị:

- Cho HS các bài tập về nhà Cần phải lựa chọn bài tập các loại: Định tính,định lượng và bài tập thí nghiệm sao cho thoả mãn yêu cầu sau:

+ Liên hệ chặt chẽ với lý thuyết cần củng cố, khắc sâu và mở rộng

+ Điển hình về phương pháp giải

+ Các bài tập định tính và định lượng phải là cơ sở lý thuyết để giải bài tậpthí nghiệm.

+ Mang tính hấp dẫn, sát thực tế, đặc biệt là bài tập thí nghiệm phải có tínhsáng tạo

- Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm cần thiết

- Chuẩn bị kế hoạch bài học (giáo án lên lớp)

 Tiến hành bài học theo kế hoạch đã chuẩn bị

 Đánh giá bài học Điều chỉnh những bất hợp lý, bổ sung hoặc sửa đổi nếucần thiết

Trong ba giai đoạn trên của việc tiến hành giờ lên lớp giải BTVL thì giaiđoạn chuẩn bị là bước quan trọng có tính quyết định, trong đó giáo án lên lớp làcông việc chủ yếu của việc chuẩn bị

2.1.3 Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua thí nghiệm thực tập

a Vai trò của thí nghiệm thực tập trong dạy học Vật lý.

Thí nghiệm thực tập được hiểu là những thí nghiệm do HS tiến hành trongquá trình học tập để lĩnh hội (xây dựng) tri thức, vận dụng tri thức, rèn luyện các kỹnăng thực hành thí nghiệm

Về mặt giáo dưỡng: Thí nghiệm do HS tiến hành là nguồn gốc của tri thức,cung cấp các thông tin, các dữ liệu làm cơ sở để đề xuất giả thuyết về những mốiliên hệ giữa các đại lượng, giữa các hiện tượng Theo V.I Lênin, nhận thức bắt đầu

từ “trực quan sinh động”, thí nghiệ m chính là sự tái tạo lại thực tế trong những điềukiện thuần khiết để đối tượng bộc lộ những đặc tính mà người nghiên cứu quan tâm.Mặt khác thí nghiệm là tiêu chuẩn kiểm tra tính chân thực của giả thuyết Khi trựctiếp tiến hành thí nghiệm, kiểm tra giả thuyết của mình đưa ra, HS thực sự là nhàVật lý trẻ tuổi Họ được trực tiếp quan sát sự vật, hiện tượng dưới dạng thuần khiết

ít bị các tác động nhiễu vì thế họ nhận thức được bản chất hiện tượng và có biểutượng bền vững về hiện tượng

Thí nghiệm thực tập cũng tạo ra hứng thú học tập cho HS Các hiện tượng HSgặp thường ngày không để ý và không hiểu, nhờ thí nghiệm phát hiện bản chất,

khám phá những bí ẩn vì thế kích thích lòng ham hiểu biết, tính tò mò khoa học vàtạo động cơ học tập đúng đắn cho HS.

Thí nghiệm thực tập là sự kết hợp lý thuyết và thực hành Qua thí nghiệm

HS được rèn luyện các kỹ năng cơ bản và cần thiết của người lao động sáng tạo Kỹnăng áp dụng lý thuyết vào thực tiễn bao gồm một loạt các hành động:

- Đo đạc các đại lượng bằng các dụn g cụ đo thông dụng của Vật lý học

- Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm, lắp ráp theo sơ đồ đã có hoặc do mình tự đềxuất

- Tiến hành thí nghiệm, quan sát và đo đạc, ghi số liệu

- Xử lý số liệu, lập biểu bảng, vẽ đồ thị

- Rút ra kết luận

Đây là tác dụng của thí nghiệm thực tập đối với việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp

Thí nghiệm thực tập có tác dụng to lớn trong việc bồi dưỡng PPTN và pháttriển tư duy cho HS Thí nghiệm là yếu tố cơ bản tạo nên sự khác nhau giữa hai conđường nhận thức (lý thuyết và thực nghiệm) Song để thực hiện thí nghiệm thànhcông, HS cần phân tích, so sánh để lựa chọn dụng cụ và xây dựng phương án thínghiệm Việc phân tích các số liệu thực nghiệm và khái quát hoá rút ra những kếtluận mang tính bản chất, quy luật là điều kiện tốt phát triển tư du y cho HS cả về tưduy lý thuyết và tư duy thực hành

 Về mặt giáo dục: Thí nghiệm thức tập tạo cho HS nền nếp, tác phong củanhà nghiên cứu Tính cẩn thận chu đáo, ngăn nắp gọn gàng, phân công lao độngtrong một nhóm thí nghiệm…

b Các loại thí nghiệm thực tập.

- Thí nghiệm thực tập ở trường

- Thí nghiệm thực tập ở nhà

Thí nghiệm của HS ở trường có thể chia hai loại căn cứ vào mục đích nghiên cứu

 Thí nghiệm trực diện nghiên cứu:

Đó là những thí nghiệm được tiến hành đồng loạt trên lớp theo cùng một mụcđích, cùng một loại thiết bị, cùng một nhịp độ dưới sự hướng dẫn của GV

Thí nghiệm trực diện được tiến hành khi HS chưa đủ cơ sở lý thuyết và kỹnăng thực hành để tiến hành thí nghiệm về vấn đề nghiên cứu.

Vai trò của GV không thể vắng mặt trong hình thức thí nghiệm này GV làngười hướng dẫn trực tiếp, là trọng tài phân tích kết quả giữa các nhóm thí nghiệm,

là người tổng kết thí nghiệm

 Thí nghiệm thực hành tổng hợp luân phiên (gọi là thí nghiệm thực hành)

Đó là những thí nghiệm diễn ra ở phòng th í nghiệm, được tiến hành sau khi

HS đã tích luỹ được những kiến thức nhất định Thí nghiệm thực hành tổng hợp luânphiên được tiến hành theo từng nhóm HS Mối nhóm có một nội dung thí nghiệmkhác nhau với thiết bị, mục đích, yêu cầu và phương pháp thí nghi ệm riêng nhằmcủng cố ôn tập, khắc sâu và nâng cao một nội dung kiến thức nào đó của giáo trìnhVật lý và rèn luyện những kỹ năng, kỹ xảo nhất định Ở đây đòi hỏi tính tự lực của

HS cao hơn, hướng dẫn của GV có thể gián tiếp (thông qua tài liệu) hoặc trực tiếp

Hai hình thức thí nghiệm thực tập trên đều có những tác dụng khác nhau đốivới việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy học và đặc biệt có tác dụng để bồi dưỡngnăng lực nhận thức bằng PPTN cho HS, chúng bổ sung và hỗ trợ lẫn nhau

2.1.4 Dạy học phương pháp thực nghiệm có sử dụng phần mềm dạy học thí nghiệm ảo

Vai trò của phần mềm dạy học thí nghiệm ảo (PMDH).

PMDH thí nghiệm ảo là một loại sản phẩm đa phương tiện mô phỏng thínghiệm về hiện tượng, quá trình vật lý…nào đó xảy ra trong tự nhiên hoặc tron gphòng thí nghiệm, được tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dạng số trên máy tính, cókhả năng tương tác với người dùng và có giao diện thân thiện với người dùng Đểhình thành tri thức mới cho HS, cần lựa chọn PMDH là những thí nghiệm ảo và sửdụng chúng với tư cách là một phương tiện dạy học đơn chiếc PMDH thí nghiệm ảo

có thí nghiệm để GV trình diễn, có thí nghiệm để HS thao tác trên máy

Những PMDH thí nghiệm ảo mang tính chất nghiên cứu được tiến hành theoquy trình nghiên cứu khoa học, bắt đầu là quá trình tìm tòi, thu thập thông tin của HS,tiếp đến là xử lý thông tin thu thập được, từ đó đi đến những kết luận, hình thành tri

thức mới Khi HS tự làm thí nghiệm họ sẽ đóng vai trò của một nhà nghiên cứu, tíchcực suy nghĩ một cách độc lập, tìm kiếm c on đường, cách thức để chiếm lĩnh tri thứcmới: Chủ động tạo ra các hiện tượng, thay đổi các dữ kiện, tạo ra khả năng đi sâu hơnvào bản chất của sự vật, hiện tượng và mối quan hệ nhân quả giữa chúng

 Các bước sử dụng PMDH thí nghiệm ảo.

Dù là GV trình diễn hay hướng dẫn HS tự làm thí nghiệm ảo theo hướng tíchcực hoá quá trình nhận thức của HS thì người GV phải thực hiện ba công việc sau

- Thứ nhất: Phải xác định được vị trí của thí nghiệm ảo trong tiến trình bàihọc, tình huống xuất hiện thí nghiệm ảo t rong khuôn khổ phương pháp dạy học mà

+ Thông báo vấn đề nghiên cứu cho HS, định hướng và chuẩn bị tâm thế cho

HS vào quá trình nghiên cứu công việc cụ thể

+ Xây dựng kế hoạch nghiên cứu

+ Xác định các bước tiến hành thí nghiệm ảo theo kế hoạch đã xây dựng

HS đóng vai trò của nhà nghiên cứu, trực tiếp hoặc gián tiếp, thông qua GVtác động đến đối tượng nghiên cứu, khám phá các mối quan hệ bản chất, nhân quảgiữa các sự vật, hiện tượng, từ đó rút ra kết luận

Trong trường hợp GV không trình diễn thí nghiệm ảo mà để HS tự làm thínghiệm thì sau khi kết thúc thí nghiệm HS thông báo kết quả thí nghiệm, kiểm địnhgiả thuyết đã nêu, phát biểu kết luận, GV kiểm tra đánh giá kết quả nghiên cứu của

HS, khẳng định tính đúng đắn của kết luận