Vận dụng phương pháp thực nghiệm vào dạy học phần quang hình học vật lý 11 chương trình cơ bản

- Nghiên cứu nội dung các kiến thức cơ bản về phần Quang hình học nhằmxác định được nội dung các kiến thức mà HS cần nắm vững và các thí nghiệm cầntiến hành trong dạy học các kiến thức đ

hoµng th¸i Hãa

VËn dông Ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm vµo d¹y häc PhÇn Quang h×nh häc VËt lý 11 ch¬ng tr×nh c¬ b¶n

LuËn v¨n th¹c sÜ gi¸o dôc häc

Vinh - 2009

hoàng thái Hóa

Luận văn thạc sĩ giáo dục học

Ngời hớng dẫn khoa học:

TS nguyễn đình thớc

Vinh - 2009

Trước hết tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Đình Thước đã trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện đề tài này.

Tác giả chân thành cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Vật lý, Khoa Sau đại học, Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo, bạn bè đồng nghiệp Trường THPT Bắc Yên Thành đã giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Cuối cùng, tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân đã động viên, sẻ chia những khó khăn để tác giả hoàn thành việc học tập cũng như hoàn thành đề tài này.

Một lần nữa, tác giả chân thành cảm ơn tất cả !

Vinh, 12 năm 2009

Tác giả

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của luận văn 3

8 Cấu trúc luận văn 3

Chương 1: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 4

1.1 Phương pháp nhận thức khoa học 4

1.1.1 Khái niệm về phương pháp 4

1.1.2 Phương pháp nhận thức khoa học 5

1.1.3 Phân loại hệ thống phương pháp nhận thức khoa học 6

1.2 Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý của nhà khoa học 7

1.2.1 Phương pháp thực nghiệm 7

1.2.2 Vai trò của phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý 8

1.2.3 Cấu trúc và tính chất của phương pháp thực nghiệm 10

1.3 Phương pháp thực nghiệm trong nhận thức vật lý của học sinh 18

1.4 Các giai đoạn và một số mức độ của từng giai đoạn trong 19

1.4.1 Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm 19

1.4.2 Các mức độ trong từng giai đoạn của phương pháp thực nghiệm .20

1.5 Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm 23

1.5.1 Mức độ 1 24

1.5.3 Mức độ 3 25

1.5.4 Mức độ 4 26

1.6 Những nguyên tắc cần quán triệt khi thực hiện dạy học phương pháp 27

1.6.1 Nguyên tắc tính mục đích của bài học 27

1.6.2 Nguyên tắc liên hệ chặt chẽ giữa phương pháp và nội dung 28

1.6.3 Nguyên tắc hệ thống 29

1.6.4 Nguyên tắc lặp đi lặp lại 30

Chương 2: VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀO DẠY HỌC PHẦN QUANG HÌNH HỌC - VẬT LÝ 11 CHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN 32

2.1 Các biện pháp dạy học phương pháp thực nghiệm 32

2.1.1 Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua bài học nghiên cứu .32

2.1.2 Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua bài tập thí nghiệm .36

2.1.3 Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua thí nghiệm thực tập 40

2.1.4 Dạy học phương pháp thực nghiệm có sử dụng phần mềm dạy học .42

2.2 Thực trạng dạy học PPTN ở trường phổ thông 44

2.3 Mục tiêu dạy học của phần quang hình học 45

2.4 Cấu trúc lôgic nội dung của phần quang hình học 46

2.5 Một số giáo án vận dụng PPTN vào dạy học phần quang hình học .48

2.5.1 Giáo án 1: Tiết Khúc xạ ánh sáng 48

2.5.2 Giáo án 2: Tiết Phản xạ toàn phần 55

2.5.3 Giáo án 3: Tiết Bài tập thí nghiệm 60

2.5.4 Giáo án 4: Bài học thực hành 65

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 69

3.2 Đối tượng thực nghiệm 69

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm 69

3.4 Nội dung thực nghiệm 69

3.4.1 Lựa chọn lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 69

3.4.2 Thời gian thực nghiệm 69

3.4.3 Phương pháp 70

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 70

3.5.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá 70

3.5.2 Kết quả thực nghiệm 71

KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Thế giới hiện nay trong thời kì phát triển của nền kinh tế tri thức vớinhững bước tiến như vũ bão của khoa học kĩ thuật Đất nước ta đang bước vàothời kì hội nhập mạnh mẽ đòi hỏi nền giáo dục nước nhà cần đào tạo đượcnguồn nhân lực dồi dào có trình độ, có khả năng làm chủ khoa học kĩ thuật

Trong dạy học Vật lý để bồi dưỡng năng lực sáng tạo, tự lực chiếm lĩnhkiến thức cho học sinh thì cách tốt nhất là dạy cho học sinh biết sử dụng cácphương pháp nhận thức Vật lý, PPTN là phương pháp đặc thù của nghiên cứuVật lý Vì vậy việc trang bị, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thứcnày trong dạy học Vật lý là vấn đề cần thiết

Trong xu hướng chung về đòi hỏi phát triển nền giáo dục nước nhà Bộgiáo dục đã đề ra nhiều biện pháp để đổi mới trong việc dạy và học ở trườngphổ thông cụ thể là: Đổi mới sách giáo khoa, các chuyên đề thay sách và đồngthời cung cấp cho các trường phổ thông một lượng thiết bị thí nghiệm khôngnhỏ với nguồn ngân sách rất lớn với mục tiêu để nâng cao chất lượng giáodục trong những năm tới Tuy nhiên trong thực tế việc sử dụng các thiết bị thínghiệm ở các trường phổ thông chưa hiệu quả và gây lãng phí với nhiềunguyên nhân khác nhau: Trong đó nguyên nhân chính là còn nhiều GV chưanắm 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 Phần “Quang hình học - 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 chủyếu theo PPTN để dạy phần Quang hình học - Vật lý 11” chương trình cơ bảnđạt chất lượng và hiệu quả cao nhất

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 phần Quang hình học(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 phần quang hình học 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 nhậnthức, tạo hứng thú học tập cho HS thì có thể nâng cao chất lượng dạy học phần

“Quang hình học - Vật lý 11” chương trình cơ bản góp phần đổi mới PPDH ởtrường phổ thông

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

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

- Nghiên cứu nội dung các kiến thức cơ bản về phần Quang hình học nhằmxác định được nội dung các kiến thức mà HS cần nắm vững và các thí nghiệm cầntiến hành trong dạy học các kiến thức đó theo các giai đoạn của PPTN

- Điều tra thực tế dạy học các kiến thức về phần quang hình học ở lớp

11 nhằm tìm hiểu phương pháp dạy của GV và phương pháp học của HS, cáckhó khăn của GV và các mặt hạn chế của HS, tình trạng thiết bị thí nghiệm

Từ đó đề xuất nguyên nhân các khó khăn, các mặt hạn chế để tìm biện phápkhắc phục

- Soạn thảo tiến trình dạy học theo các giai đoạn của PPTN các kiến thức

về quang hình học nhằm bồi dưỡng cho học sinh PPTN trong nghiên cứu vật lý

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

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm tiến trình dạy học theo các giai đoạncủa PPTN các kiến thức đã soạn thảo để đánh giá tính khả thi, tính hiệu quảcủa việc bồi dưỡng PPTN Dựa vào đánh giá đó sẽ hoàn thiện hơn tiến trìnhdạy học theo các giai đoạn của PPTN

6 Phương pháp nghiên cứu

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

- Nghiên cứu thực tiễn: Điều tra cơ bản, tiến hành một số thí nghiệmphần quang hình học, thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông, xử lý số liệu

để đánh giá các 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 phần

“Quang hình học - Vật lý 11” chương trình cơ bản

- Luận văn có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho GV và Sinh viên Vật

lý quan 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 phàn Quang hình học - 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 nhữngnghĩa hẹp khác nhau

Nếu mục đích của hành động là tìm ra chân lý khách quan thì tập hợpcác cách thức, các con đường, phương tiện và các bước mà trí tuệ phải đi theo

để đạt được mục đích đó gọi là phương pháp nhận thức khoa học

Một định nghĩa về phương pháp được Heghen đưa ra chứa đựng mộtnội hàm sâu sắc và bản chất, được Lênin nêu lên trong tác phẩm “Bút ký triếthọc” của mình: “Phương pháp là ý thức về hình thức của sự tự vận động bêntrong của nội dung” [11] Định nghĩa này cho ta rút ra những đặc trưng củaphương pháp 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 luậtkhách quan chi phối đối tượng mà chủ thể phải ý thức được

P

N M

Sơ đồ 1

- Mặt chủ quan của phương pháp thể hiện ở chỗ, phương pháp chỉ tồn tạitrong đầu óc của con người, là ý thức của chủ thể, gắn liền với chủ sử dụngphương pháp.

 Phương pháp là hoạt động có tổ chức hợp lý

Theo lý thuyết hoạt động [12,16], phương pháp là một hoạt động có tổchức hợp lý Hoạt động bao gồm nhiều hành động, mỗi hành động lại gồmnhiều thao tác Toàn bộ hoạt động có một mục đích lớn chung, mỗi hành độnglại có một mục đích riêng, là bộ phận của mục đích chung Thao tác không cómục đích tự thân Như vậy là một 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 vàthực hành mà con người phải đi theo để đạt đến chân lý khoa học

Paplop định nghĩa phương pháp nhận thức khoa học như sau: “Phươngpháp nhận thức khoa học là quy luật vận động nội tại của tư duy con người,xem như sự phản ánh chủ quan thế giới khách quan Nói khác đi, các phươngpháp nhận thức khoa học có thể xem như những quy luật khách quan đã đượcđem cấy vào trong nhận thức của con người khi con người sử dụng một cách

có ý thức và có kế hoạch làm vũ khí để giải thích và cải tạo thế giới” [13]

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

- Phương pháp không thể tách rời nội dung, mà phải phù hợp nội dung

Để tiếp nhận mỗi phần nội dung phải có những phương pháp đặc thù

- Phương pháp nhận thức khoa học là sự thống nhất biện chứng giữatính khách quan và tính chủ quan Khác với các kiến thức khoa học đơn thuầnmang tính khách quan, kiến thức và phương pháp nhận thức khoa học ít nhiềumang tính chủ quan và luôn trừu tượng Không thể bồi dưỡng phương pháp

nhận thức khoa học cho HS chỉ bằng bài giảng lý thuyết về phương phápluận, nhưng cũng không thể chỉ bằng hành động nhận thức mà không có sựkhái quát thành phương pháp cho HS.

- Sự liên hệ biện chứng giữa nội dung và phương pháp dẫn đến khôngthể dạy phương pháp nhận thức khoa học tách rời nội dung khoa học mà phảilồng vào nhau

- Quá trình nhận thức khoa học là hoạt động có mục đích Vì vậy dạyhọc phương 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 phươngpháp nhận thức khoa học

1.1.3 Phân loại hệ thống phương pháp nhận thức khoa học

Căn cứ vào mức độ phổ biến và phạm vi ứng dụng của phương pháp

mà chia làm 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 phápcủa lôgic biện chứng, các phương pháp của lý luận nhận thức: Phân tích, tổnghợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá, cụ thể hoá…; các cặp phạm trù

và ba phép biện chứng duy vật; 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 Vật lý nào

đó Như vậy PPTN chỉ là khâu thí nghiệm Vật lý Cách hiểu này làm giảm

Phương pháp

riêng hẹp

Thí nghiệm tưởng tượng

Suy diễn

Quy

nạp

Thực tế khách quan

Phân tích tổng hợp

Ph

Tích TY Tổng hợp

P.Tích Tổng 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)

vai trò của PPTN trong quá trình nhận thức Đây là cách hiểu PPTN theonghĩa hẹp.

 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 thựcnghiệm hoặc quan sát, đến khâu đề ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểmtra giả thuyết, xử lý kết 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 quátrình phát triển của Vật lý học, PPTN bồi dưỡng cho học sinh cần được hiểuvới 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 giảthuyết

- 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 giảthuyết sai lầm bằng thí nghiệm Vật lý, với thí nghiệm nổi tiếng trên tháp Piza(Italia), người đầu tiên hướng ống kính thiên văn do chính mình chế tạo đểquan sát chuyển động của hành tinh chứng minh giả thuyết về hệ nhật tâm củaCôpecnic, chính ông đã vận dụng PPTN một cách hệ thống và nêu thànhphương pháp của vật lý

Đánh giá vai trò của thực nghiệm, Anhxtanh viết: “Tất cả sự nhận thức

về thế giới thực tại xuất phát từ thực nghiệm và hoàn thành bằng thựcnghiệm” [1]

Vai trò thực nghiệm cũng được phản ánh trong chu trình nhận thứcsáng tạo của Razumopxki (sơ đồ 3) [4,13]

Ông phân tích sơ đồ này như sau: “Mỗi chu trình được bắt đầu bằngviệc lựa chọn các nhóm sự kiện từ quan sát Người nghiên cứu đề ra giảthuyết về bản chất chung của chúng Giả thuyết này cho phép tiên đoán những

sự kiện chưa biết Tính chất đúng đắn của giả thuyết được kiểm tra bằng thựcnghiệm Nếu hệ quả giả thuyết của mô hình xuất phát được thực nghiệmchứng minh thì mô hình nêu ra được công nhận là phản ánh đúng tính chấtcủa hiện tượng nghiên cứu Nếu kết quả của thực nghiệm phủ định giả thuyếtthì mô hình nêu ra cần phải thay đổi

Như vậy, theo Razumopxki, thực nghiệm luôn luôn là điểm xuất phát

và là thước đo tính đúng đắn của mọi lý thuyết khoa học PPTN được dùngtrong hoạt động nhận thức mô tả thế giới, nhằm trả lời câu hỏi: “Hiện tượngxảy ra như thế nào, tuân theo quy luật nào, trong điều kiện hoàn cảnh nào?”.Việc giải thích cơ chế của hiện tượng, trả lời câu hỏi vì sao là mảnh đất củacác phương pháp lý thuyết, là nhiệm vụ của các nhà vật lý lý thuyết Tuynhiên các kết luận mà Vật lý lý thuyết nêu ra để giải thích thế giới chỉ đượccoi là chân lý chừng nào được thực nghiệm chứng minh

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

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 Bunseman và Razumopxki (Sơ đồ 4) [13].Một quá trình nhận thức khoa học đầy đủ diễn ra theo các giai đoạn trên sơ

đồ Thực tiễn là điểm xuất phát và cũng là mục đích cuối cùng của nhận thứckhoa học để hành động trong thực tế đúng quy luật Từ thực tiễn xuất hiệnnhững hiện tượng, sự vật mà lý trí con người chưa giải thích được với tri thức

và kinh nghiệm đã có Con người tìm cách trả lời cho câu hỏi đó Khi đó xuấthiện vấn đề nhận thức (cũng có thể vấn đề xuất hiện trên cơ sở lý thuyết đã

có, việc nghiên cứu những hệ quả của lý thuyết đã có làm xuất hiện nhữngvấn đề mới)

Để trả lời câu hỏi khoa học đặt ra, người nghiên cứu bằng các thao tác

tư duy và cả trực giác khoa học để đề ra giả thuyết Giả thuyết được thể hiệnbằng một hoặc một 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 họcsuy ra hệ quả lôgic và kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả Việc kiểm tra nàyđược tiến hành bằng các thí nghiệm Một khi giả thuyết đã được chứng minh,giả thuyết trở thành chân lý khoa học (hay tri thức khoa học) Tri thức nàyđược vận dụng vào trong thực tiễn; quá trình vận dụng lại làm xuất hiệnnhững vẫn đề tiếp theo; chu trình nghiên cứu mới lại được bắt đầu nhưng ởmức độ cao hơn, hoàn thiện hơn

Thực tiễn Vấn đề Giả thuyết

Định luật

Hệ quả

Lý thuyết

Sơ đồ 4

Khi khoa học chưa phát triển, nhà nghiên cứu cùng các đồng nghiệpthực hiện tất cả các giai đoạn của quá trình nghiên cứu, thậm chí chính họ cònchế tạo ra các dụng cụ để quan sát Khi khoa học phát triển, việc nghiên cứuđược chuyên môn hoá, mỗi nhà nghiên cứu làm việc trong một lĩnh vực liênquan đến một giai đoạn trong chu trình đã nêu, vì thế có nhà Vật lý thựcnghiệm, có nhà Vật lý lý thuyết Các nhà Vật lý nghiên cứu họ biết rõ vị trícủa mình trong chu trình nhận thức Còn khi HS tiếp nhận tri thức khoa học,

họ không biết mình đang ở giai đoạn nào, những thông tin và công việc mà họđang làm có tính chất gì nếu họ không biết về bản thân cấu trúc hoạt động.Điều này làm hạn chế rất nhiều năng lực tự nhận thức và sáng tạo của HS

Vận dụng nhận thức của Razumopxki vào quá trình nhận thức Vật lýbằng PPTN, tham khảo ý kiến của Buseman, trong luận văn tiễn sĩ của mình,PGS.TS Phạm Thị Phú cho rằng hoạt động nhận thức Vật lý theo phươngpháp thực nghiệm hiểu theo nghĩa đầy đủ có thể biểu diễn theo sơ đồ sau (Sơ

Thí nghiệm kiểm tra

Hệ quả lôgic Vấn đề thuyếtGiả

Thực tiễn

6

8 1

Sơ đồ 5

- Các “đỉnh” của sơ đồ là mục đích của hành động Toàn bộ hoạt độnghướng vào một mục đích chung là các tri thức Vật lý bao gồm: Định luật;thuyết Vật lý và vận 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 đềthành câu hỏi nhận thức

- Các thao tác: Quan sát thực tiễn, ghi chép số liệu quan sát, so sánhphân tích tổng hợp trên cơ sở những tri thức đã có kết hợp với trực giác nhận

ra điều chưa giải quyết hoặc giải quyết chưa triệt để

- Việc đề xuất vấn đề nghiên cứu là việc làm khó khăn mà không phải

ai cũng làm được Phải là người am hiểu rất rõ về lịch sử của vấn đề, say mêtìm tòi nghiên cứu, có óc phán đoán và nghi ngờ Luôn nhìn nhận sự vật, hiệntượng từ nhiều phía đặc biệt là luôn đặt câu hỏi ngược lại Khoa học là sảnphẩm tinh thần của những con người dũng cảm, ham hiểu biết, tò mò, dámnghi ngờ (kể cả những vấn đề được xem là hiển nhiên nhất) Lôgic của hànhđộng đề xuất giả thuyết rất phức tạp; ở đây có sự kết hợp quan sát, tư duylogic và trực giác

 Hình thành giả thuyết khoa học.

Theo Anhxtanh [7,13] nhận thức khoa học diễn ra theo sơ đồ sau (sơ

ra từ các tiên đề

Sơ đồ 6



- 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 thựcnghiệm)

Như vậy, trên cơ sở dữ kiện, dữ kiện đã có (thu được trong thực tiễn,thí nghiệm), nhà khoa học nêu lên các giả thuyết mà Anhxtanh gọi là “tiênđề” song không có con đường lôgic nào được chỉ ra mà ở đây vai trò của trựcgiác đóng vai trò quan trọng

Trực giác khoa học được rèn luyện qua một quá trình tích luỹ về lượngdần dần, đến độ nào đó sẽ đột biến về chất, sự nhảy vọt Trực giác luôn tồn tạitrong mỗi con người, đó là một khả năng, nếu biết khai thác khả năng này sẽđược bộc lộ

Điều này có ý nghĩa lớn đối với việc bồi dưỡng phương pháp nhận thứccho HS Việc định hướng hành động nhận thức của HS trong học tập theo conđường của nhận thức khoa học, với việc áp dụng lý thuyết “vùng phát triểngần” của Vưgôtxky có thể bồi dưỡng cho HS trực giác khoa học

Việc hình thành giả thuyết cần dựa trên các dữ liệu đã có, đó là sự tíchluỹ về lượng Ở đây vai trò của ghi nhớ là rất quan trọng Trực giác có quan

hệ chặt chẽ với trực quan và tưởng tượng HS tri giác nhận biết tài liệu trựcquan, tách ra và giữ lại trong óc những yếu tố riêng lẻ cần lĩnh hội Nhữnghành động này tiến triển sinh động, phụ thuộc vào nội dung bài toán nhậnthức (vấn đề đặt ra) và trình độ nhận thức của chủ thể Như vậy từ đối tượng

trực quan, hình thành hình tượng theo biểu tượng đã được xây dựng Sự biếnđổi chính những hình tượng đã được hình thành trên cơ sở trực quan là sựbiến đổi tích cực trong óc những tri giác đã có dẫn đến xây dựng hình tượngmới khác với tài liệu trực quan xuất phát Hoạt động trí óc ở đây là hoạt độngtưởng tượng, nó bao gồm cả một loạt những hành động nhằm ghi nhớ nhữnghình tượng ban đầu đã hình thành, thực hiện những biến đổi khác nhau, nhữnghình 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 cứubiến đổi các dữ liệu trong óc, tìm thấy sự liên hệ giữa các biểu tượng đã có vớicác dữ kiện của vấn đề cần giải quyết, từ đó nảy sinh “ý tưởng” về phươngpháp giải quyết vấn 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 tiênđoán Giả thuyết phải sơ bộ giải thích được các sự kiện thực nghiệm đã biết.Quan trọng hơn, giả thuyết phải có chức năng tiên đoán một hiện tượng mớichưa từng được biết đến Giả thuyết là một phán đoán không đơn thuần chỉdựa vào suy luận lôgic (như phán đoán thông thường) mà là sự kết hợp giữasuy 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 thể mang tính bản chất khái quát Tính đúng đắn của giả thuyết cần phảiđược kiểm tra Việc kiểm tra trực tiếp một nhận định khái quát là không thể

mà thay vào đó là kiểm tra hệ quả của nó Hệ quả lôgic được nêu ra từ giảthuyết trong PPTN phải thoả mãn hai 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 thức toán học biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng Vật lý mà nhữngđại lượng này phải hoặc đo trực tiếp hoặc kết luận phải là một khẳng định tồn

tại hay không tồn tại một hiện tượng nào đó có thể quan sát được trực tiếphoặc quan sát gián tiếp qua sự biến đổi của một đại lượng vật lý nào đó.

Giả thuyết quy định nội dung của hệ quả lôgic thông qua tác động củacác quy tắc suy luận lôgic và suy luận toán học đồng thời hệ quả lôgic là cầunối giữa giả 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 hiệntượng, quá trình trong những điều kiện nhất định của phòng thí nghiệm nhằmkiểm tra tính xác thực của hệ quả lôgic suy ra từ giả thuyết Các thao tác tưduy và thực hành của hành động tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính xác thựccủa 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 đốivới các đặc trưng khác của hiện tượng?

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

 Xử lý số liệu (kết quả thí nghiệm):

Cách xử lý kết quả thí nghiệm đã được vạch sẵn từ khi xây dựngphương án thí nghiệm Thông thường có thể xử lý theo kiểu lập bảng, lập tỷ

số, tính trị trung bình, vẽ đồ thị… Các kỹ 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

Trong lịch sử phát triển của khoa học, chân lý mang tính tương đối (cácđịnh luật, lý thuyết luôn ở trạng thái động), chừng nào chưa có thực nghiệmmâu thuẫn với lý thuyết thì chừng đó lý thuyết còn là chân lý Tính tương đốicòn thể hiện ở phạm 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,các nhà nghiên cứu suy ra các hệ quả; đó là những hiện tượng mới, quy luậtmới, thực nghiệm mới Theo Fayman: “Lịch sử các phát minh chứng tỏ rằngkhi một định luật nào đó đúng thì dựa vào đó ta có thể phát minh ra định luậtmới Khi chúng đã chắc chắn về tính đúng đắn của một định luật nào đó màtrong các quan trắc thấy không phù hợp thì đó là một điềm báo hiệu có hiệntượng mới, chưa rõ”

Như vậy, khi một định luật nào đó đúng, thì dựa vào đó có thể phátminh ra định luật mới Còn khi tính đúng đắn của một định luật hoặc thuyếtnào đó đã được khẳng 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 phátminh được tạo ra.

- Áp dụng định luật (lý thuyết) Vật lý vào thực tiễn kỹ thuật và đờisống: Có thể nói Vật lý là cơ sở của đa số các ngành kỹ thuật và các quá trìnhsản xuất Việc nghiên cứu khoa học nhằm mục đích cuối cùng là ứng dụngvào thực tiễn, song việc đưa thành tựu khoa học vào ứng dụng là một quátrình Theo thời gian khoảng cách từ nghiên cứu đến áp dụng đang được rútngắn lại

Trong dạy học Vật lý, việc áp dụng các định luật hoặc lý thuyết là việclàm không 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 củacác định 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 thể hiện khá cụ thể công thức nhận thức của Lênin: “Từ trực quan sinhđộng đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn đó là conđường nhận thức chân lý, nhận thức hiện thực khách quan” Tính khoa học vàtính hệ thống thể hiện trong cấu trúc lôgic của phương pháp Thí nghiệmkhông 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 thínghiệm, các thao tác thực hành tay chân, mà là sự kết hợp nhuần nhuyễn giữacác thao tác tư duy lý thuyết và thực hành Thí nghiệm bao giờ cũng có mụcđích rõ ràng, mà mục đích này được soi rọi bằng một lý thuyết đã có Lý

thuyết đó là sự khái quát hàng loạt các sự kiện thực nghiệm và bằng thao tác

tư duy lý thuyết Và đến lượt mình thực 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 khácnhau, đó đều là nhằm mục đích xây dựng tri thức mới cho chính mình (tuynhiên đối với nhà bác học, tri thức là mới cho toàn nhân loại, còn đối với HS,tri thức chỉ mới đối với chính bản thân) Chính vì vậy công cụ nhận thức về bảnchất là không khác biệt Song về tính chất và mức độ thì khác nhau đáng kể.Muốn dạy thành công PPTN cho HS cần 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 dựngmột định luật Vật lý, có thể chỉ làm được một công đoạn trong cả quá trìnhhình thành nên định luật Vật lý đó Còn đối với HS xây dựng một định luậtVật lý chỉ trong một vài tiết học

- Sự khác biệt về phương tiện: Nhà bác học có phòng thí nghiệm vớimáy móc thiết bị tinh vi, hiện đại, còn HS trong điều kiện nhà trường chỉ cónhững thiết bị đơn giản

- Nhà khoa học xây dựng tri thức mới mà loài người chưa biết Nhàkhoa học phải thực hiện một bước nhảy vọt (đột biến) để tìm ra cái mới mà cảnhân loại chưa biết, đó thực chất là hoạt động sáng tạo Còn học sinh là xâydựng lại cái mà loài người đã biết, với sự hướng dẫn của GV, của tài liệu,sách và các phương tiện thông tin khác Với mục đích bồi dưỡng PPTN cầnphải đặt HS vào vị trí của nhà khoa học để họ tự xây dựng tri thức cho chínhmình Khi đó họ sẽ vừa lĩnh hội được tri thức cơ bản, lại vừa rèn luyện đượcphương pháp khoa học

Xét đến hiệu quả là xét đến chất lượng của sản phẩm và sự chấp nhậncủa xã hội về sản phẩm đó Hiệu quả dạy học được đánh giá cao nếu chấtlượng sản phẩm tốt, đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại: Con người có vốntri thức cơ bản làm nền, tư duy nhạy cảm sắc bén, có năng lực giải quyết vấn

đề, thích nghi nhanh chóng với công việc mà xã hội phân công, có tác phonglàm việc khoa học, ngăn nắp, trung thực, tiếp cận nhanh với những vấn đềmới nảy sinh trong xã hội hiện đại

Khi thực hiện việc bồi dưỡng PPTN Vật lý, HS sẽ được làm quen vớimột con đường xây dựng tri thức Vật lý HS được học không những nội dungcác định luật, khái niệm, lý thuyết Vật lý mà còn biết được tri thức ấy được tìm

ra như thế nào; hơn nữa các em có thể tự mình tìm ra tri thức ấy; được trải quatất cả các giai đoạn của một chu trình nhận thức khoa học Vật lý Về mặt giáodưỡng học sinh nhớ rất 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, chiếmlĩnh được các kiến thức Vật lý thì tốt nhất là GV phỏng theo PPTN của cácnhà 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 nguyênnhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó Tóm lại nêu lên một câu hỏi màhọc sinh chưa biết câu 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 nghiệmbản thân, vào những kiến thức đã có…(ta gọi là xây dựng giả thuyết) Những

dự đoán này có thể còn 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 giữa các 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 haykhông Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu không phù hợpthì phải xây dựng giả thuyết 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 kỹthuật Thông qua đó, trong một số trường hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng củakiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết

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

Những bài học mà HS có thể tham gia đầy đủ vào cả 5 giai đoạn trênkhông 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 thínghiệm đơn giản, sử dụng những dụng cụ đo lường mà học sinh đã quenthuộc Trong nhiều trường hợp, học sinh gặp khó khăn không thể vượt quađược thì có thể sử dụng PPTN ở các mức độ khác nhau, thể hiện ở mức độ HStham 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 pháthiện những tính 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 tượng đã biết có chỗ nào chưa đượchoàn chỉnh, đầy đủ cần tiếp tục nghiên cứu

b Giai đoạn 2:

Risa Fâyman cho rằng “Các định luật Vật lý có nội nung rất đơn giản,nhưng biểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp” Bởi vậy, từ sự phântích các hiện tượng thực tế đến việc dự đoán những mỗi quan hệ đơn giản nêutrong 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 rất nhiều 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 lượngVật lý biểu diễn các đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng Nhưng cácnhà Vật lý nhận thấy rằng: Những mối quan hệ định lượng đó thường đượcbiểu 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 biểutrên đồ thị, dựa trên dạng của đồ thị mà dự đoán mối quan hệ hàm số giữa haiđại 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 không có điều kiện thực hiện ởtrên lớp, tóm lại vượt quá khả năng của học sinh Ở đây GV dùng phươngpháp kể chuyện lịch sử để giới thiệu các giả thuyết mà các nhà bác học đãđưa ra

c Giai đoạn 3:

Việc suy ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận lôgic hay suy luậntoán 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 lý rất phức tạp, chonên điều khó khăn là hệ quả suy ra phải đơn giản, có thể quan sát, đo lườngđược 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 thểloại trừ được, nhưng ta chỉ xét quan hệ giữa một số rất ít yếu tố (2 đến 3 yếutố); như vậy hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng

Mức độ 2: Học sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng việc bố

trí thí nghiệm cho sát với điều kiện lý tưởng có khó khăn GV phải giúp đỡbằng cách giới thiệu 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 trườnghợp này, GV mô tả cách bố trí thí nghiệm rồi thông báo kết quả các phép đo

để học sinh gia công các số liệu, rút ra kết luận hoặc giáo viên thông báo cảkết luận

e Giai đoạn 5:

Những ứng dụng của các định luật thường có ba dạng: Giải thích hiệntượng, dự đoán hiện tượng và chế tạo thiết bị đáp ứng một yêu cầu của đờisống 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 trong 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 cáchiện tượng Vật lý có hiệu quả cao, sao cho thiết bị được sử dụng thuận tiệntrong đời sống và sản xuất Trong loại ứng dụng này, HS không những phảivận dụng những định luật Vật lý vừa được thiết lập mà còn phải vận dụngtổng hợp những hiểu biết, những kinh nghiệm về nhiều lĩnh vực khác củaVật 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

sự thống nhất biện chứng giữa tư duy lý thuyết và tư duy thực hành Dạy họcPPTN ở trường phổ thông không có tham vọng làm cho học sinh hiểu và vậndụng trọn vẹn phương pháp này mà chỉ bước đầu cho học sinh làm quen vớiPPTN bằng cách HS được trải qua toàn bộ các khâu của PPTN, hiểu được cácgiai đoạn chính, tham gia vào một số khâu và rèn luyện một số thao tác tư duy

và thực hành vừa sức để họ có thể vận dụng PPTN giải quyết vấn đề nhỏ hợpvới năng lực của học sinh phổ thông

Trong điều kiện dạy học phổ thông ở nước ta việc HS tham gia vàotoàn bộ các hành động của PPTN để xây dựng tri thức mới trong các bài họctrên lớp là việc rất khó khăn Điều này do sự hạn chế về thời gian, thiết bị dạyhọc không đảm bảo; mặt khác đối với một số tri thức Vật lý phổ thông việc tựlực đề xuất vấn đề, nêu giả thuyết, nêu phương án thí nghiệm…là quá sức đốivới đa số HS Trong những trường 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 thể thực hiện ở một số những mức độ nhấtđịnh Căn cứ vào sự tham gia của HS vào các hành động của PPTN chúng ta

có thể phân làm bốn mức độ dạy học PPTN ở trường phổ 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 vớicác khái niệm “vấn đề nhận thức”, “giả thuyết”, “hệ quả lôgic”, “thí nghiệmkiểm tra”, “kết luận” trong mối liên hệ hữu cơ giữa chúng ở mức độ đơn giản

HS được biết về PPTN như một phương pháp quan trọng của Vật lý học: Làcon đường xây dựng hàng loạt các định luật Vật lý

Việc HS trực tiếp tham gia thực hiện các hành động của PPTN ở mức

độ này còn hạn chế, HS chỉ có thể tham gia vào một vài khâu trong trườnghợp nội dung tri thức 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 đượcPPTN là con đường cơ bản để thiết lập các quy luật Vật lý

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

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

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

Về thời gian: Kết hợp bài học trên lớp nghiên cứu định luật với bài

thực hành, nghĩa là biến thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm trực diện củahọc sinh để nghiên 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 kiện 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 Vật 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 môncộng với cách đánh giá hiện nay không đưa ra yêu cầu về hiểu biết và vậndụng tri thức phương pháp thực hiện nên các bài thực hành không được thựchiện ở trường phổ thông

- Đo lường là kỹ năng tối thiểu, cơ bản của PPTN, vì vậy dạy họcPPTN phải bổ sung ngay những chỗ hổng này của HS và có thể thực hiệnđược ngay trong điều kiện không có phòng học bộ môn bằng cách cho họcsinh bài tập về nhà đo đạc một số đại lượng Vật lý phù hợp với nội dung họctập trên lớp

- Quan sát những quá trình, hiện tượng Vật lý đơn giản có thể rèn luyện

kỹ năng quan sát qua các thí nghiệm biểu diễn và thực hành ở lớp, qua các bàitập thí nghiệm và quan sát ở nhà

Ở mức độ này HS nhất thiết phải thực hiện một số thao tác của “thínghiệm kiểm tra” trong PPTN, được biết về PPTN ở dạng một thể thống nhất,trong mối tác động 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 đềnghiên 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 tiếnhành thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận Căn cứ vào hệquả lôgic, tự lực nêu phương án thí nghiệm Đây là mức độ nâng cao có sựnhảy vọt về chất trong hành động tư duy 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 kỹnăng, trình độ tư duy nhất định

- Chuyển một số thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm nghiên cứucủa 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 kếchế tạo dụng 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 tínhphức tạp, 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 nghiên cứu tàiliệu 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 phươngpháp chính là sự vận hành của nội dung từ ngoài vào trong của từng cá thể.Phương pháp nằm trong mối liên hệ chặt chẽ giữa ba thành tố tạo thành một

hệ hoàn chỉnh cho mọi hoạt động của con người (sơ đồ 1)

Phương pháp không thể tách rời hoạt động có mục đích của con người,thông qua hoạt động mà hình thành phương pháp Trong nhận thức cũng vậy,hoạt động nhận thức là mảnh đất để hình thành PPTN Sau đây là nhữngnguyên tắc cần quán triệt và đặc biệt lưu ý khi tiến hành dạy học PPTN Vật

lý, ngoài những nguyên tắc của 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, mộtchương, một phần của Vật lý học nhằm giải quyết một vấn đề nhất định để đạtđến một mục đích nào 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 nhậnthức, 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.Đặt vấn đề cho một bài học, một chương, một phần, nêu nổi bật được mụcđích là biện pháp hữu hiệu Trong sơ đồ của phương pháp nhận thức (sơ đồ5) Vấn đề xuất phát từ thực tiễn hoặc từ những lý thuyết đã có Đây là quá

trình làm xuất hiện câu hỏi nhận thức trước HS Quá trình này trùng với giaiđoạn 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 HS thấy: Đặt vấn đề là như thế nào thôngqua việc xây dựng tình huống có vấn đề của GV “Tạo nên một tình huống cóvấn đề, điều đó có nghĩa là đặt trước HS một vấn đề sao cho các em thấy rõđược lợi ích về mặt nhận thức hay về mặt thực tế của việc giải quyết nónhưng đồng thời cảm thấy có một số khó khăn về mặt trí tuệ do thiếu kiếnthức 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 tìnhhuống có vấn đề Thông thường cơ sở của tình huống có vấn đề là những hiệntượng, những sự kiện Vật lý và những mối liên hệ nhân quả giữa chúng mà

HS phải nghiên cứu trong bài học (đó thực sự là những điều mới mẻ mà HSchưa biết) Tuy nhiên chúng phải xuất hiện trước HS dưới những mối quan hệgây được cho các em những cảm 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 chấtnghịch lý, vì tính có vẻ “không thể xảy ra”, vì tính “bí ẩn”…

Trong thời đại ngày nay, không phải dễ làm cho HS ngạc nhiên bởi cókhá nhiều nguồn thông tin: Sách báo, vô tuyến truyền hình với các chươngtrình phổ biến khoa học thường thức Tuy nhiên vẫn có thể gây cảm giác ngạcnhiên cho HS không phải bằng cách đặt ra các vấn đề lớn lao mà bằng cách xétcác hiện tượng dưới những góc độ khác thường, vạch ra những mối liên hệchưa từng được chú ý Có thể gây ra tình huống có vấn đề trong dạy học Vật lýbằng những câu hỏi độc đáo, bằng cách đàm thoại mở đầu đặc biệt, bằng thínghiệm, bằng hình vẽ và bằng nhiều 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 thốngnhất biện chứng giữa mặt khách quan và mặt chủ quan Phương pháp được

xây dựng trên những hiểu biết về các quy luật khách quan của sự phát triểncủa sự vật Các phương pháp khoa học không phải xác định một cách tuỳtiện bởi các nghiên cứu, mà được xác định bởi tính chất, đặc điểm của đốitượng nhận thức.

Chính vì trong quá trình HS chiếm lĩnh kiến thức khoa học dưới sự chỉđạo, hướng dẫn của GV cũng là lúc họ nắm được cách thức xây dựng kiếnthức ấy trong quá trình dạy học kiến thức đơn thuần Phương pháp khoa họccũng dần dần hình thành ở HS một cách tự phát, đây là điều kiện thuận lợi, là

cơ sở để thực hiện một chương trình bồi dưỡng PPTN cho HS Chỉ có việcchủ động của GV theo một kế hoạch chặt chẽ thì tri thức phương pháp khoahọc của HS mới hình thành một cách hệ thống và hoàn chỉnh

“Chương trình bồi dưỡng phương pháp nhận thức phải bám sát nộidung giáo trình Vật lý Vật lý phổ thông chủ yếu là Vật lý thực nghiệm nênchương trình phải dành một khối lượng đáng kể cho việc bồi dưỡng PPTN từlớp 7 đến lớp 12 dần từng bước hoàn thiện” Cấu trúc lôgic của giáo trình vàcủa từng vấn đề có thể thay đổi để phù hợp với việc bồi dưỡng PPTN Hạnchế việc giảng dạy các định luật thực nghiệm bằng hình thức thông báo.Trong điều kiện về thời gian và cơ sở vật chất không thể thực hiện được dạyhọc theo tinh thần của PPTN thì có thể cho HS đọc trước ở nhà phần mô tả thínghiệm (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 thứckhoa học lại càng trừu tượng hơn, mức độ khái quát, phức tạp của phươngpháp 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, từ chưa hoàn thiện đến hoàn thiện Đó là một yêu

cầu nghiêm ngặt Không thể dạy học cho HS đo gián tiếp một đại lượng Vật

lý nếu chưa có kỹ năng đo trực tiếp một đại lượng có liên quan Cũng khôngthể dạy học PPTN ở dạng hoàn chỉnh nếu HS chưa biết nêu giả thuyết sơ bộtrên cơ sở quan sát hiện tượng nào đó

Ngay khi bồi dưỡng phương pháp nhận thức nào đó cũng phải tiến hànhcác mức độ khác nhau từ thấp đến cao theo hướng tăng dần sự tham gia của HSvào các giai đoạn của việc sử dụng phương pháp nhận thức: Từ chỗ xem, ngheđến 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 quahoạt động Phương pháp nhận thức hình thành ở HS thông qua hoạt độngnhận thức Một phương pháp có tần số sử dựng lớn trong một giáo trình Vật

lý là điều kiện thuận lợi cho việc rèn luyện và bồi dưỡng phương pháp đó cho

HS, nếu có sự chú ý thích đáng của GV vào việc dạy con đường xây dựng trithức thì hiệu quả sẽ là đáng kể Điều đó cũng đúng cho việc bồi dưỡng PPTNcho HS

Tuy nhiên việc thực hiện nguyên tắc này gặp phải sự hạn chế về mặtthời gian Rõ ràng việc thông báo nội dung một định luật sẽ nhanh hơn nhiều

so với việc tiến hành xây dựng định luật đó bằng suy diễn lý thuyết hoặcbằng thực nghiệm Song cái lợi của việc dạy học phương pháp nhận thức đãthấy 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 của dạy học phương pháp nhận thức và đặcbiệt là PPTN

Kết luận chương 1:

Trong chương này chúng tôi đã tìm hiểu về khái niệm phương pháp,phân tích và so sánh PPTN trong nghiên cứu khoa học của các nhà Vật lý vàPPTN trong nhận thức Vật lý của HS Mặt khác cũng đã làm rõ được từng

giai đoạn của PPTN cũng như các mức độ trong từng giai đoạn đó, đồng thờichỉ ra được các nguyên tắc khi vận dụng PPTN vào dạy học.

Như vậy khi vận dụng PPTN vào dạy học cho HS thì nhất thiết người

GV phải nắm vững cơ sở lý luận của phương pháp này vì có như vậy việc vậndụng PPTN vào dạy học mới thật sự phát huy hết tư duy sáng tạo của HS vàphù hợp với từng đối tượng HS cũng như điều kiện cơ sở vật chất của cáctrường khác nhau

Lý luận về PPTN trong dạy học Vật lý cũng như thực tế cho thấy việcvận dụng PPTN vào dạy học là một vấn đề cấp thiết của giáo dục nước nhàhiện nay nói chung và đặc thù của môn Vật lý nói riêng Điều này sẽ đượcnghiên cứu cụ thể trong chương 2