TRẢN THỊ THANH MAI
BOI DUONG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH KHI DAY HQC MOT SO KIEN THUC THUỘC CHƯƠNG “CAC
DINH LUAT BAO TOAN” SACH GIAO KHOA VAT LY 10 NANG CAO
Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÝ Mã số: 60 14 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
Người hướng dẫn khoa học: PGS TS TẠ TRI PHƯƠNG
HÀ NỘI - 2009
Trang 2phạm Hà Nội 2 cùng trường trung học phổ thông Hợp Thanh thành phố Hà Nội
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Tạ Tri Phương đã tận
tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn, cùng tồn thể các thầy cơ giáo trong tổ bộ môn phương pháp giảng dạy vật lý trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 và trường Đại học sư
phạm Hà Nội l đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ va tao điều kiện cho tôi trong thời
gian nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè, đồng
nghiệp và các học viên cùng lớp đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này
Tác giả luận văn
Trang 3liệu trong luận văn là trung thực và chưa được công bồ trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào khác
Tác giả luận văn
Trang 4BTTN Bố trí thí nghiệm
DCTN Dụng cụ thí nghiệm
Trang 5Ngày nay những tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự bùng nổ của tri
thức đã tác động sâu sắc đến sự phát triển của xã hội, nó đòi hỏi người lao
động mới không những phải có trình độ văn hoá, trình độ nghề nghiệp nhất
định mà còn phải có tính độc lập, năng động và sáng tạo,có năng lực giải
quyết các vấn đề thực tiễn Chính vì vậy mà Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII của Đảng đã chỉ rõ: “Đối mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều và rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến, phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự
nghiên cứu cho học sinh nhất là sinh viên đại học Phát triển mạnh mẽ phong trào tự học, tự đào tạo” [2]
Trong những năm gần đây, thực hiện sự chỉ đạo của Đảng và Nhà nước, nghành giáo dục và đào tạo đã không ngừng đổi mới, không những nội dung chương trình mà còn phải đổi mới phương pháp giáo dục và đào tạo con người Điều 28 khoản 2 Luật giáo dục năm 2005 có chỉ rõ: “Phương pháp giảng dạy phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự lực, chủ động, sáng tạo của học sinh; Phù hợp với đặc điểm từng lớp học, môn học; Bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; Rèn luyện kỹ năng vận
dụng kiến thức vào thực tiễn; Tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh” [8]
Trang 6Những kiến thức vật lý được xây dựng lên đều dựa vào thí nghiệm hoặc được
kiểm tra lại bằng thí nghiệm Để hiểu rõ nội dung, ý nghĩa của những kiến
thức đó thì tốt nhất là cho HS tái tạo lại những kiến thức đó bằng phương
pháp mà các nhà vật lý học đã dùng trong nghiên cứu vật lý, nghĩa là PPTN Mặt khác, trong gần nửa thế kỷ nay, khi mà nền giáo dục ở hầu hết các nước tiên tiến đều chú ý đến việc phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thi người ta cũng phải tìm một phương pháp dạy học trong đó đòi hỏi HS phải hoạt động sáng tạo PPTN là một trong những phương pháp được lựa chọn vì trong quá trình áp dụng PPTN có hai giai đoạn đòi hỏi HS phải có suy nghĩ
sáng tạo là: đưa ra dự đoán và đề xuất phương án thí nghiệm, kiểm tra dự
đoán Học sinh thường xuyên được tham gia vào việc thu thâp thông tin từ việc làm thí nghiệm cũng như xử lý thông tin Nhờ đó có thể rút ra được kết quả, kiểm chứng lại kết quả, nhớ kết quá lâu hơn góp phần phát huy tính tích
cực, năng lực sáng tạo, năng lực thực hành của HS trong giờ học vật lý
Như vậy, áp dụng phương pháp thực nghiệm vào dạy học sẽ đồng thời
thực hiện được cả hai mục tiêu: vừa giúp cho HS nắm vững kiến thức vừa bồi
dưỡng được cho HS một phương pháp nghiên cứu quan trọng trong vật lý -
PPTN
Qua điều tra cho thấy thực tế dạy học một số kiến thức thuộc chương:
“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ” sách giáo khoa (SGK) Vật lý lớp 10 nâng
cao, đa số trong tình trạng dạy chay, thông báo không hắn chỉ vì thiếu thiết bị
thí nghiệm mà còn do giáo viên (GV) chưa nhận thức đầy đủ về vị trí, vai trò
Trang 7PPTN vào dạy học vật lý nhằm đưa học sinh vào vị trí chủ thể nhận thức,
bằng hoạt động tự lực của mình mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát
triển năng lực sáng tạo góp phần nâng cao chất lượng học tập, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: Bồi dưỡng PPTN cho HS khi dạy học một số kiến thức
thuộc chương “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” SGK Vật lý lớp 10 nâng
cao
2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐÈ TÀI
Thiết kế và tổ chức được hoạt động dạy học một số kiến thức thuộc
chương: “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” SGK Vật lý lớp 10 nâng cao theo
PPTN, nhằm làm cho học sinh tự lực tham gia xây dựng kiến thức và phát triển tư duy học sinh thông qua sự định hướng của giáo viên
3 GIA THUYET KHOA HOC CUA DE TAI
Việc sử dụng thành công PPTN trong quá trình dạy học một số kiến
thức thuộc chương: “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” SGK Vật lý lớp 10
nâng cao cho phép không những nâng cao được chất lượng học tập của học sinh ma còn hình thành được ở học sinh phương pháp nhận thức khoa học
4 ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐÈ TÀI
Quá trình dạy - học một số kiến thức thuộc chương: “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” SGK Vật lý lớp 10 nâng cao
5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐÈ TÀI
- Nghiên cứu việc vận dụng PPTN trong dạy học vật lý ở trường phố
thông và ảnh hưởng của nó đến việc nâng cao chất lượng học tập và phát triển
Trang 8- Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương: “CÁC
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” SGK Vật lý lớp 10 nâng cao theo hướng rèn luyện cho học sinh hoạt động sáng tạo trong học tập bằng PPTN
- Thực nghiệm sư phạm đánh giá kết quả nghiên cứu rút ra nhận xét về
ưu và nhược điểm
6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐÈ TÀI
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích các tài liệu lý luận dạy học bộ môn, chương trình vật lý, các vấn đề có liên quan
- Điều tra thực tế việc dạy và học vật lý: trao đối trực tiếp voi GV, HS,
dự giờ, sử dụng phiếu điều tra, phiếu HS
- Thiết kế và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm các thiết bị cải tiến theo phương án đạy học của dé tai
- Thực nghiệm sư phạm: Soạn giáo án, sử dụng phương pháp đối chứng kết hợp với dự giờ, theo dõi, ghi chép, phân tích diễn biến thực tế của giờ dạy, trao đôi với GV và HS đề đánh giá, rút kinh nghiệm sau mỗi giờ đạy
- Phương pháp thống kê toán học
7 CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Chương I: Cơ sở lý luận của đề tài
Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương:
“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” SGK Vật lý lớp 10 nâng cao theo PPTN
Trang 91.1 SU RA DOI CUA PPTN TRONG SU PHAT TRIEN CUA VAT LÝ
HOC
Trong thoi cô đại, khoa học chưa phân nghành và chưa thoát khỏi triết
học Mục đích của nó là tìm hiểu và giải thích thiên nhiên một cách toàn bộ mà chưa đi vào từng lĩnh vực hiện tượng cụ thể Những nhà “hiền triết” thời
đó thuộc giai cấp chủ nô hoặc những người tự do, tất nhiên là coi trọng sự suy lý, sự tranh luận và coi khinh việc làm thí nghiệm là loại lao động chân tay Các nhà “hiền triết” cổ đại cho rằng: Có thể dùng sự suy lý, sự tranh luận để tim ra chan ly [9], [17]
Vào thời đó xuất hiện một số trường phái điển hình như:
Trường phái lôni (tên miền đất cổ ở vùng tiểu Á), người sáng lập ra nó là Talét Họ chưa biết làm thí nghiệm, phương pháp chủ yếu dựa vào quan sát và
dùng suy luận để tìm ra chân lí Họ đưa ra các luận đề tổng quát như: Mọi thứ
đều biến đối; Mọi thứ đều xuất phát từ vật chất ban đầu
Trường phái Pitago (trường phái duy tâm) Họ đưa ra các luận điểm như: Các
con số có vai trò quyết định, các con số điều khiển thế giới, bắt kì một vật
nào, hiện tượng nào đều được diễn tả bằng các con số Đây là trường phái khẳng định trái đất là hình cầu Ví dụ: Họ coi số 1 là nguồn gốc của vật chất,
số 2 là nguồn gốc của mâu thuẫn
Trường phái Êlê (Êlê là thành phố cổ phía nam nước Ý), đây là một trường phái duy tâm Họ đưa ra các luận điểm như: Thế giới là đồng nhất và tĩnh tại;
Sự đa dạng và biến đối chỉ là ảo giác [17]
Một đại biểu tiêu biểu của nền khoa học cổ đại là Aritốt (394- 322
Trang 10các mâu thuẫn nếu chấp nhận một giả thuyết nào đó khác với giả thuyết mà
ông đưa ra Luận điểm của ông là: Vật chất tồn tại như một khá năng; Sự vật được tạo thành do sự kết hợp vật chất với hình thức (ví dụ: “Chất đá” mới chỉ là tiềm năng của vật, muốn trở thành vật thật thì phải kết hợp với hình thức);
Phủ nhận chân không; Chuyên động tròn đều là chuyên động lý tưởng, là cố hữu của thiên cầu do một động lực nguyên thuỷ gây ra; Thế giới của các nguyên tố có hai nhóm chuyển động: Chuyển động tự nhiên và chuyển động cưỡng ép; Lực duy trì chuyên động [6], [17] [9]
Mặt khác, thời trung thế kỷ, giáo hội Giatô có một địa vị tối cao trong
đời sống xã hội châu Âu Cho nên, giáo hội đã dùng uy quyền của mình để
chống lại khoa học mỗi khi khoa học chỉ ra một chân lí mới trái lại với kinh
thánh, thậm chí còn dùng cả bạo lực để ngăn cản bước tiến của khoa học
Giáo hồng Pơn II (thế kỷ XV) nói: “Tôn giáo phải triệt tiêu khoa học vì khoa học là kẻ thù của tôn giáo” Giáo hội cho rằng chỉ có ý chúa mới là chân lí
Giáo hội Giatô đã tơ chức ra tồ án đi giáo vô cùng độc đoán và hà khắc đề
trừng trị những người có tư tưởng chống tôn giáo Toà án đó đã đốt sách, cầm
tù, tra tắn, thiêu sống nhiều nhà khoa học vì “tội” bảo vệ và truyền bá những
tư tưởng khoa học trái với kinh thánh Trong số đó có Bêcơn bị cam tu hon 20 năm, Brunô bị thiêu sống Giáo hội Giatô thời trung thế kỷ đã huy động mọi biện pháp để ngăn chặn mọi bước tiến của khoa học [9], [10], [17]
Thế kỷ XVII, Galileo là người đi tiên phong trong lĩnh vực sử dụng thực nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của lý thuyết, và nó là chìa khoá để hình thành nên nền khoa học thực nghiệm Galileo xây dựng và kiểm tra thành công nhiều kết quả trong động lực học, cụ thé 1a định luật quán tính
Galileo chống lại phương pháp giáo điều, kinh viện của các học giả
Trang 11thiên nhiên, phải làm thí nghiệm, phải “hỏi thiên nhiên” chứ không phải hỏi Aristốt hoặc kinh thánh Lời của Aristốt và kinh thánh không phải là sự quyết định cuối cùng, phải “để thiên nhiên phán xét, mỗi khi có người tranh luận với nhau về thiên nhiên” [5], [6, [7], [9], [10], [17]
Quan điểm của Galileo về phương pháp nghiên cứu vật lý học mở ra một con đường mới trong quá trình nhận thức sáng tạo của khoa học vật lý nói riêng và các môn khoa học tự nhiên nói chung Đó là quá trình đi từ những sự kiện xuất phát có vấn đề, dẫn đến đề xuất giả thuyết, rồi từ mô hình giả thuyết đó rút ra hệ quả lý thuyết và từ các hệ quá lý thuyết đi đến sự kiểm
tra chúng bằng thực nghiệm và ứng dụng chúng trong thực tiễn
Năm 1687, Isaac Newton công bố cuốn sách Principia Mathematica,
mô tả chỉ tiết và hoàn thiện hai thuyết vat ly: Dinh luật chuyén d6ng Newton, là nền tảng của cơ học cố điển, và Định luật hấp dẫn, mô tả lực cơ bản của
hấp dẫn Cả hai thuyết trên đều được công nhận bằng thực nghiệm Cuốn Principia Mathematica cũng giới thiệu một vài thuyết thuộc ngành thuỷ động
lực học,
Ngoài ra còn có rất nhiều các đại biểu xuất sắc của vật lý học thực nghiệm như: Torixenli, Pascan, Bơi, Ơtơ Gherich, Huyghenxơ, Farađay,
Ơcxtet, Heecxơ, Pôpôp, [6 ]
Từ đầu thế ký XX đến nay, vật lý học đi sâu vào thế giớ vô cùng nhỏ (hạt nhân, hạt cơ bản, ) và thế giới vô cùng lớn (nguồn gốc và sự phát triển của vũ trụ ) Những quy luật của hai thế giới này khác hắn những quy luật của vật lý học cô điển Tuy nhiên các lý thuyết của vật lý học hiện đại cũng không phải là sản phẩm của tư duy trừu tượng, mà bắt nguồn từ thực nghiệm
Và một lý thuyết mới được mọi người thừa nhận chỉ khi nó được kiểm
Trang 12Như vậy PPTN với tư cách là một phương pháp nhận thức khoa học ra đời và thành công trong quá trình nghiên cứu và phát triển của vật lý học cổ điển thì nay vẫn còn ý nghĩa thực sự trong quá trình nghiên cứu vật lý học
hiện đại
1.2 NOI DUNG CUA PPTN TRONG NGHIÊN CỨU VẬT LÝ VÀ TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRUONG PHO THONG
1.2.1 PPTN trong nghiên cứu vật lý
Spaski đã nêu lên thực chất của PPTN của Galileo như sau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà quan sát xây dựng một giá thuyết Giá thuyết đó không chỉ đơn giản là sự tổng quát hoá các thí nghiệm đã làm, nó chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể Bằng phép suy luận logic và bằng toán học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra
một hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến Những hệ
quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra được Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn của giả thuyết và khi đó,
giả thuyết được cơi là một định luật vật lý chính xác [17]
Như vậy, PPTN không phải đơn thuần là làm thí nghiệm một cách mò
mẫm ngẫu nhiên Trước khi làm thí nghiệm, nhà khoa học đã phải dựa vào
những quan sát ban đầu của mình hay của những nhà khoa học khác, nêu lên
một câu hỏi cần giải đáp, nghĩa là vạch rõ mục đích của thi nghiệm: Thí
nghiệm để làm sáng tỏ cái gì? Đề hỏi thiên nhiên cái gì? Tiếp theo là phải bố
trí thí nghệm như thế nảo, tức là tìm cách đặt câu hỏi cho thiên nhiên như thế
nào đề thu được câu hỏi đơn giá? Câu trả lời của thiên nhiên qua các kết quả thí nghiệm, là những dấu hiệu bề ngoài của sự vật, có thể quan sát được, cần phải phân tích, khái quát hoá các kết quả đó như thế nào để thu được những
Trang 13để giải quyết vấn đề gì rộng rãi hơn nữa trong thực tế, nằm ngoài những thí
nghiệm đã làm không?
PPTN đã thể hiện một quan điểm mới mẻ, sâu sắc về nhận thức tự nhiên,
nhận thức chân lý Niutơn đã làm rõ quan điểm đó bằng bốn quy tắc sau đây: Quy tắc 1: Đối với mỗi hiện tượng, không thừa nhận những nguyên nhân
nào khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó Quy tắc này là sự
khẳng định vai trò của lý trí con người trong sự nhận thức chân lí, gạt bỏ những luận điểm tôn giáo, kinh viện, không có liên quan đến khoa học
Quy tắc 2: Bao giờ cũng quy những hiện tượng như nhau về cùng một nguyên nhân Quy tắc này thể hiện tư tưởng nhân quả, quyết định luận của Niutơn: Một nguyên nhân xác định phải gây ra một hệ quả xác định
Quy tắc 3: Tính chất của tất cả các vật có thể đem ra thí nghiệm được,
mà ta không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì được coi là tính chất của mọi vật nói chung Quy tắc này là sự quy nạp khoa học, cho phép ta khái quát hoá các trường hợp riêng lẻ để tìm ra những định luật tổng quát
Quy tắc 4: Bắt kỳ khẳng định nào rút ra từ thực nghiệm, bằng phương
pháp quy nạp đều là đúng chừng nào chưa có những hiện tượng khác giới hạn hoặc mâu thuẫn với khẳng định đó Quy tắc này thể hiện quan điểm biện chứng về tính tương đối và tuyệt đối của chân lý Nó thừa nhận mỗi chân lý
khoa học đều có thể được chính xác hoá thêm, được hoàn chỉnh thêm từng
bước một, nhưng trong mỗi bước của quá trình nhận thức nó vẫn hoàn toàn có gia tri khoa hoc [17]
Với phương pháp và tư tưởng nói trên, Niutơn đã đạt được những thành tựu rực rỡ trong nghiên cứu cơ học và ảnh hưởng sâu sắc đến toàn bộ sự phát
triển của vật lý học trong nhiều thế kỷ sau
Ngày nay, vật lý học đã đi vào nhiều lĩnh vực vi mô của nguyên tử và hạt
Trang 14những lĩnh vực ấy, chỉ dựa trên quan sát trực tiếp và cơng cụ tốn học đơn giản thì khó lòng mà thành công được Các nhà khoa học thế kỷ XX đặc biệt quan tâm đến mặt lý thuyết của vấn đề nghiên cứu, đã sử dụng mạnh mẽ công
cụ toán học cao cấp, nhiều khi các nhà vật lý phải tự sáng tạo ra cơng cụ tốn
học mới để giải quyết van dé cua vật lý học Trong thé ký này, kiến thức vật lý đã rất phong phú và sâu sắc, nhiều khi một nhà khoa học trong nhiều năm,
thậm chí trong suốt cuộc đời mình cũng chỉ thực hiện được một phần của quá
trình phát minh Chẳng hạn như Anhstanh phát minh ra thuyết tương đối rộng từ năm 1916, nhưng phải mấy chục năm sau, người ta mới có thể tìm ra một số rất ít bằng chứng thực nghiệm để chứng tỏ sự đúng đắn của thuyết đó Những bằng chứng thực nghiệm này không phải do Anhstanh mà do các nhà
khoa học khác tìm ra- Những nhà thực nghiệm Mặt khác, đến giai đoạn này
nhiều nhà bác học nổi tiếng không phải bằng các công trình lý thuyết đưa ra những dự đoán thiên tài mà bằng các công trình thực nghiệm rất khéo léo tài tình và chính xác; Nhờ thế mà hoặc khăng định sự đúng đắn của lý thuyết hoặc phát hiện ra những sự kiện mới làm xuất phát điểm cho những lý thuyết mới
Trong toàn bộ quá trình đi tìm chân lý thì phải phối hợp cả xây dựng lý thuyết và kiểm tra bằng thực nghiệm, nhưng trong hoạt động của mỗi nhà khoa học thì có thê thực hiện một trong hai khâu: Bởi vậy, ngày nay phân ra hai nghành: Vật lý lý thuyết và vật lý thực nghiệm Theo cách phân chia này, PPTN có thể hiểu theo nghĩa hẹp sau đây: Từ lý thuyết đã biết suy ra hệ qua và dùng thí nghiệm để kiểm tra hệ quả Nhà vật lý thực nghiệm không nhất thiết phải tự mình xây dựng giả thuyết mà giả thuyết đó đã có người khác đề
ra rỒi nhưng chưa kiểm tra được Nhiệm vụ của nhà vật lý thực nghiệm lúc
Trang 15bố trí một thí nghiệm khéo léo tỉnh vi để quan sát được hiện tượng do lý
thuyết dự đoán và thực hiện các phép đo chính xác [6], [7] [17] 1.2.2 PPTN trong dạy học vật lý
1.2.2.1 Các giai đoạn của PPTN
Để giúp học sinh có thể bằng hoạt động của bản thân mình mà tái tạo
chiếm lĩnh được các kiến thức vật lý thì tốt nhất là giáo viên phỏng theo
PPTN của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Giáo viên miêu tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn
một vài thí nghiệm và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm
nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó, tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời
được
Giai đoạn 2: Giáo viên hướng dẫn, gợi ý cho học sinh xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát tỉ mỉ kỹ lưỡng, vào kinh nghiệm
bản thân, vào những kiến thức đã có, ( 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 logic hay suy luận toán học
suy ra một hệ quả: Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ
giữa các đại lượng vật 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 với kết quả thực nghiệm hay không Nếu phủ hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới
Trang 16Thông qua đó, trong một số trường hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết [17]
1.2.2.2 Các mức độ sử dụng PPTN trong dạy học vật lý
Những bài học mà học sinh có thê tham gia đầy đủ vào cả 5 giai đoạn trên không nhiều Đó là những bài mà việc xây dựng giả thuyết không đòi hỏi một sự phân tích quá phức tạp và có thê kiểm tra giả thuết bằng những thí
nghiệm đơn giản sử dụng những dụng cụ đo lường mà học sinh đã quen thuộc
Trong nhiều trường hợp, học sinh gặp khó khăn không thể vượt qua
được thì có thể sử dụng PPTN ở các mức độ khác nhau,thé hiện ở mức độ học
sinh tham gia vào các giai đoạn của PPTN Giai đoạn I
Mức độ 1: Học sinh tự lực phát hiện van dé, nêu câu hỏi Giáo viên giới
thiệu hiện tượng xảy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên đề cho học sinh tự lực phát hiện những tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần
nghiên cứu Ví dụ: cho học sinh quan sat su roi cua nhiều vật khác nhau: hòn
gạch, tờ giấy, cái lá, miếng bắc, hòn bi, cái lông chim Sự rơi xảy ra rất khác
nhau những câu hỏi mà học sinh đã quen nêu ra là: nguyên nhân nào dẫn tới các vật rơi khác nhau? Sự rơi của các vật có gì giống nhau không?
Mức độ 2: Giáo viên tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt, trong đó xuất hiện
một hiện tượng mới lạ, lôi cuốn sự chú ý của học sinh, gây cho học sinh sự
ngạc nhiên, sự tò mò; từ đó, học sinh nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải
đáp Ví dụ: Dao chém gỗ thì gỗ đứt, cũng dao đó chém vào đá thì dao mẻ, vậy giữa lực của đao tác dụng vào gỗ (hay đá) và lực của gỗ (hay đá) tác dụng vào
dao luc nào lớn hơn?
Mức độ 3: giáo viên nhắc lại một vẫn đề, một hiện tượng đã biết và yêu
Trang 17chưa được hoàn chỉnh, đầy đủ cần tiếp tục nghiên cửu Ví dụ: Sau khi học xong định luật cảm ứng điện từ, đã biết điều kiện phát sinh ra dòng điện cảm
ứng, giáo viên yêu cầu học sinh xem muốn biết đầy đủ hơn về dòng điện cảm ứng còn phải xét vấn đề gì nữa? Học sinh dựa vào hiểu biết đã có về đòng điện, sẽ có thể đề xuất hai câu hỏi mới: Độ lớn của dòng điện phục thuuộc vào yếu tố nào? Chiều dòng điện cảm ứng xác định thế nào?
Giai đoạn 2
Mực độ 1: Dự đoán định tính: Trong những hiện tượng thực tế phức
tap, dự đoán về nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tượng
Có thê có rất nhiều dự đoán mà ta sẽ phải lần lượt tìm ra cách bác bỏ Ví dụ
như trường hợp định luật cảm ứng điện từ, có thé bat đầu từ dự đoán trên sự quan sát đơn giản: chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây, sau đó xây dựng dự đoán đòi hỏi sự phân tích tỉ mi hơn: Sự biến thiên từ thông qua ống dây
Mực độ 2: dự đoán định lượng: những quan sát đơn giản khó có thể dẫn
tới một dự đoán về mối quan hệ hàm só, định lượng giữa các đại lượng vật lý
biểu diễn các đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng Nhưng các nhà vật
lý nhận thấy rằng: những mối quan hệ định lượng đó thường được biểu diễn bằng một số ít hàm số đơn giản như: tỷ lệ thuận, tỷ lệ nghịch, hàm số bậc
nhất, hàm số bậc hai, hàm số lượng giác
Việc dự đoán định lượng có thê dựa trên một số cặp số liệu được biểu
diễn trên đồ thị, dựa trên dạng của đồ thị mà dự đoán mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng Ví dụ dự đoán P tỷ lệ với V đối với một lượng khí xác
Trang 18trường hợp định luật II newtơn F=m.a, định luật Ôm cho một đoạn mạch
I=U/R
Mức độ 3: Những dự đoán đòi hỏi một sự quan sát tỷ mỉ, chính xác, một sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm không có điều kiện thực hiện ở trên lớp, tóm lại là vượt quá khả năng của học sinh Ở đây giáo viên dùng
phương pháp kê chuyện lịch sử để giới thiệu các giả thuyết mà các nhà bác
học đã đưa ra Ví dụ: Trường hợp định luật vạn vật hấp dẫn, định luật bảo
toàn năng lượng Giai đoạn 3
Mức độ ï: Hệ quả có thể quan sát, đo lường trực tiếp Ví dụ: hệ quả suy ra từ các giả thuyết về mối quan hệ giữa thẻ tích, áp suất và nhiệt độ của một
lượng khí có thể đo trực tiếp bằng dụng cụ: Bình chia độ, áp kế, nhiệt kế
Mức độ 2: Hệ quả không quan sát trực tiếp bằng các dụng cụ đo mà phải tính toán gián tiếp qua các dụng cụ khác Ví dụ như giả thuyết về sự bảo toàn mv trong tương tác giữa hai vật không trực tiếp kiểm tra được bằng một dụng cụ đo động lượng mà phải tính toán gián tiếp qua việc đo m và v
Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tưởng Có nhiều trường hợp, hiện tượng thực tế bị chỉ phối bởi rất nhiều yếu tố tác động không thể
loại trừ được, nhưng ta chỉ xét quan hệ giữa một số rat it yéu tố( hai đến ba
yếu tố); Như vậy, hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng Ví dụ như
trường hợp định luật bảo toàn năng lượng, ta không thé thực hiện được hệ cô
lập như nêu trong giả thuyết Giai đoạn 4
Mực độ 1: Thí nghiệm đơn giản, học sinh dã biết cách thực hiện các
phép đo, sử dụng các dụng cụ đo Ví dụ thí nghiệm đo nhiệt lượng do dòng
Trang 19Mức độ 2: Học sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng việc bố trí các thí nghiệm cho sát với các điều kiện có khó khăn Giáo viên phải giúp
đỡ bằng cách giới thiệu phương án làm đề học sinh thực hiện Ví dụ cách tạo ra hai vật tương tác cô lập khi xây dựng định luật bảo toàn động lượng: Phải
cho hệ hai vật chuyên động trong không khí, trên đệm không khí hoặc trên bánh xe có ma sát lăn rất nhỏ Tuỳ theo điều kiện trang thiết bị mà tổ chức
cho học sinh làm hoặc giáo viên biểu diễn để học sinh quan sắt
Mức độ 3: Có nhiều trường hợp 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, giáo viên mô tả các bồ trí thí nghiệm rồi thông
báo kết quả các phép đo để học sinh gia công các số lệu, rút ra kết luận hoặc
giáo viên thông báo cả kết luận Ví dụ như: Thí nghiệm kiểm tra định luật vạn
vật hấp dẫn trên cân xoắn, thí nghiệm kiểm tra công thức của lực tương tác giữa hai điện tích điểm
Giai đoạn 5:
Mức độ l: Ứng dụng trong đó học sinh cần vận dụng định luật vật lý đề
làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng hoặc tính toán trong điều kiện lý tưởng: Vật chỉ bị chi phối bởi vài định luật đang nghiên cứu Đó có thể là những bài tập do giáo viên nghĩ ra( ví dụ: Tính cường độ dòng điện qua các
điện trở của một mạch điện mắc theo một sơ đồ nào đó), chứ không có ý
nghĩa trong sản xuất hoặc đời sống hàng ngày
Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã được đơn giản hoá đề có thể chỉ cần áp dụng một vài định luật vật lý Ví dụ: Tính lực phát động của đầu
máy ô tô để xe khối lượng m có thể chuyên động nhanh dần đều trên đường nằm ngang có hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là k
Trang 20hiện tượng vật lý có hiệu quả cao, sao cho thiết bị được sử dụng thuận tiện
trong đời sống và sản xuất Trong loại ứng dụng này, học sinh không những phải vận dụng định luật vật lý vừa thiết lập mà còn phải vận dụng tổng hợp
những hiểu biết, những kinh nghiệm về nhiều lĩnh vực khác của vật lý Ví dụ: Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để có thể chế tạo ra một máy phát điện
sản xuất ra một dòng điện có cường độ đủ mạnh dùng trong đời sống và sản xuất Ngoài các kiến thức về nguyên nhân của dòng điện cảm ứng, còn biết cách bố trí sao cho khung dây quay trong từ trường, dùng các cô góp đề lấy dòng điện ra ngồi mà khơng làm cho đây bị xoắn đứt, đùng lõi sắt để tăng
thêm độ từ thấm, dùng các lá sắt ghép cách điện làm lõi sắt để tránh dòng
Fueô
1.2.2.3 Phối hợp PPTN và các phương pháp nhận thức khác trong dạy học vật lý
Dạy học các kiến thức vật lý bằng PPTN là một hướng ưu tiên ở trường phô thông Để thực hiện mỗi giai đoạn của PPTN, đòi hỏi phải có suy nghĩ
sáng tạo và có kỹ năng, kỹ xảo về nhiều mặt Bởi vậy, người giáo viên phải
tuỳ theo nội dung của mỗi kiến thức, tuỳ theo trình độ học sinh, tuỳ theo điều kiện trang bị ở trường phổ thông mà vận dụng linh hoạt các mức độ sử dụng
phương pháp này Cũng cần cân nhắc vấn đề thời gian dành cho mỗi bài học Trong mỗi bài học cụ thể, giáo viên phải tính đến khả năng học sinh có thể
thực hiện giai đoạn nào, ở mức độ nào là có thể thành công nhất và tập trung
khai thác rèn luyện khả năng cho học sinh ở mặt đó
Trang 211.3 TÔ CHỨC DẠY HỌC VẬT LÝ O TRUONG PHO THONG THEO
PPTN
1.3.1 Những hoạt động của học sinh khi áp dụng PPTN 1.3.1.1 Con đường nhận thức vật lý
Cũng như các môn khoa học tự nhiên khác, khoa học vật lý nghiên cứu
thế giới tự nhiên nhằm phát hiện ra những đặc tính và quy luật khách quan
của sự vật hiện tượng trong tự nhiên Vấn đề then chốt đầu tiên phải đặt ra
cho người nghiên cứu là: Làm thế nào để tìm ra chân lí, làm thế nào để biết rằng những điều mà nhà nghiên cứu tìm ra là đúng chân lí khách quan?
V.LLénin đã khái quát hoá rất nhiều thành tựu của rất nhiều nhà khoa học trên
con đường đi tìm chân lí, nhiều khi phải trải qua những cuộc đấu tranh gian khổ, quyết liệt và đã chỉ ra: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng,
rồi từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn, đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lí, của sự nhận thức hiện thực khách quan” V.G.Razumôpxki
trên cơ sở khái quát hoá những lời phát biểu giống nhau của những nhà vật lý
Trang 22Như vậy, chu trình nhận thức không khép kín mà mở rộng dần dần, làm
giàu thêm cho kiến thức khoa học Bằng cách đó con người ngày càng tiếp cận hơn với chân lí khách quan Ta có thể mô tả quá trình nhận thức vật lý chỉ tiết hơn, gồm các giai đoạn điển hình sau:
Thuc tién—» Van dé —» Gia thuyết —> Hệ quả —> Định luật —>
Lý thuyết —> Thực tiễn [11], [15], [17], [20]
Chu trình và sơ đồ nói trên mô tả toàn bộ quá trình vật lý Đối với mỗi
nhà vật ly, trong một công trình nghiên cứu cụ thể của mình, có thể chỉ tham g1a vào một giai đoạn
Như vậy, con đường đi tìm chân lí xuất phát từ thực tiễn và cuối cùng trở lại thực tiễn, lấy thực tiễn làm chân lí
Một vấn đề cơ bản được đặt ra trong quá trình nhận thức vật lý là: Phải
luôn luôn đối chiếu những khái niệm, định luật, những mô hình vật lý là những sản phẩm do trí tuệ con người sáng tạo ra với thực tiễn khách quan để
hiểu rõ chúng dùng dé phan anh, m6 ta, biểu đạt đặc tính gì, quan hệ nào của
thực tế khách quan và giới hạn phản ánh của nó đến đâu Kết quả của quá
trình nghiên cứu, học tập, nhận thức vật lý, ngoài việc nắm được các định luật cu thé chi phối các hiện tượng cụ thể của tự nhiên để vận dụng chúng cải tạo tự nhiên, phục vụ lợi ích con người, còn phải làm cho học sinh tin tưởng vững chắc rằng: Mọi hiện tượng trong tự nhiên đều diễn ra theo quy luật của tự
nhiên có tính chất khách quan, có hệ thống chặt chẽ mà con người hoàn toàn
có thể nhận thức được ngày càng sâu sắc, tỉnh tế, chính xác hơn
1.3.1.2 Hoạt động nhận thức vật lý của học sinh
a Dạy và phát triển năng lực nhận thức
Dạy học là một dạng hoạt động đặc trưng của loài người nhằm truyền thụ cho thế hệ sau những kinh nghệm xã hội mà loài ngưới đã tích luỹ được,
Trang 23người học Hoạt động dạy học bao gồm hai hoạt động liên quan với nhau, tác
động qua lại với nhau: Hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS Hai hoạt động này đều có chung một mục đích cuối cùng là làm cho HS lĩnh hội được nội dung học đồng thời phát triển được nhân cách, năng lực của mình
Quá trình học xảy ra rất phức tạp và đa dạng, trong đó sự phối hợp hoạt động giữa GV và HS có ý nghĩa quyết định
Trong đạy học truyền thống trước đây, GV là người quyết định, điều khiến toàn bộ các hoạt động của quá trình dạy học, từ đặt vấn đề mở đầu, giải quyết vấn đề, đánh giá và kết luận; Còn HS thì thụ động tiếp thu, ghi nhớ, nhắc lại, làm theo mẫu Chiến lược dạy học này xuất phát từ quan niệm về nhiệm vụ của giáo dục chỉ là một sự truyền đạt đơn giản những kiến thức,
kinh nghiệm xã hội như những sản phẩm hoàn chỉnh, đã được thử thách “Từ
đó dẫn người GV ngắm ngầm hay công khai coi đứa trẻ hoặc như một người lớn thu mhỏ cần dạy dỗ, giáo dục, làm cho nó giống với mẫu người lớn nhanh
chừng nào hay chừng ấy, hoặc như một kẻ hứng chịu tội lỗi của tô tiên
là chứa trong mình một chất liệu chống đối, cho nên cần phải uốn nắn hơn là tạo dựng” (J.Piaget) [ 3], [16]
Trang 24Học thuyết thích nghi của Jean Piaget: “Trẻ em phát triển trí tuệ, đạt đến phẩm chất tâm lí cao đều trải qua các giai đoạn: Mất cân bằng, đồng hoá,
điều ứng, thích nghị, lập lại cân bằng ở trình độ cao hơn”
So do:
Ỷ |
Mắt cân bằng—> Đồng hoá + điều ứng—> Thích nghi —> Lập lại cân bằng
“Đồng hoá”: là sử lý các tác động của môi trường tạo ra sự thống nhất của môi trường với bản thân
“ Điều ứng”: là sự huy động tất cả các khả năng có thể của bản thân vượt qua thử thách của môi trường [4], [16], [20]
Lý thuyết về vùng phát triển gần của Vưgôtxki có nội dung là: Chỗ tốt nhất của sự phát triển của trẻ em là vùng phát triển gần Vùng phát triển gần là vùng phát triển tương ứng với sự phát triển mà trẻ có thê đạt với sự giúp đỡ của người lớn hoặc bạn bè (đó là vùng phát triển gần - đó là một tiềm năng, một năng lực tiềm ấn, đây là một khái niệm về tâm lý học) Vùng phát triển
gần là khoảng cách giữa trình độ hiện đang có của trẻ (HS) và trình độ cao
hơn phải đạt tới và có thể đạt tới Bằng sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
của người khác (vai trò của thầy) học sinh có thể vượt qua được khoảng trống đó Không có con đường lôgic để vượt qua khoảng trống đó mà GV có thể thu
hẹp khoảng trống đó thích hợp đề HS tự lực thực hiện một bước nhảy đề vượt
qua [3], [4], [16], [20]
b Bản chất của hoạt dong day hoc vat ly
Hoạt động dạy học là hoạt động đặc thù của con người được điều khiển bởi mục đích tự giác lĩnh hội các tri thức, kỹ năng, kỹ xảo mới, những hình thức hành vi và những hoạt động nhất định (hoạt động học chỉ thực hiện được
Trang 25Đối tượng của hoạt động học là tri thức, kỹ năng, kỹ xảo tương ứng với
tri thức
Hoạt động học là hoạt động hướng vào làm thay đổi chính mình (các
hoạt động khác hướng vào làm thay đổi đối tượng, hoạt động học lại là hoạt
động hướng vào thay đôi chính chủ thé - HS)
Hoạt động học không chỉ hướng vào tiếp thu tri thức, kỹ năng, kỹ xảo
mà còn hướng vào tiếp thu tri thức của chính bản thân hoạt động (phương pháp giành tri thức) Theo lý thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc gồm nhiều thành phần có quan hệ và tác động lẫn nhau Động cơ ————y Hoạt động Mục đích ˆ —————> Hành động Phương tện %———————> Thao tác Điều kiện
Theo phương pháp tiếp cận hoạt động nhân cách thì thế giới tâm lý được ngiên cứu ở ba cấp độ khác nhau:
Cấp 1: Cấp độ thao tác cử động của cơ thể tương ứng với khái niệm công cụ
Cấp 2: Cấp độ hành động tương ứng với mục đích cụ thẻ
Trang 26Hiện tượng vật lý rất phức tạp và đa dạng Trong lịch sử, các nhà vật lý
đã sáng tạo ra rất nhiều cách làm đề đạt được mục đích mong muốn, rất nhiều hành động đã được áp dụng Có thể mỗi một phát minh mới của vật lý học là đo kết quả của rất nhiều hành động ở mức độ khó khăn, phức tạp khác nhau,
nhiều thao tác có mức độ tỉnh vi, thành thạo ngày càng cao, khó có thể liệt kê đầy đủ và phân loại chính xác Dưới đây, chỉ nêu ra những hành động được dùng phổ biến trong quá trình nhận thức vật lý theo PPTN của học sinh ở trường phô thông:
1) Quan sát, nhận biết những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng
2) Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành những hiện tượng đơn giản 3) Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tượng
4) Bồ trí một thí nghiệm để tác động vào tự nhiên tạo ra một hiện tượng
trong những điều kiện xác định
5) Đo một dại lượng vật lý, ghi chép những thông tin thu thập được từ
quan sát, thí nghiệm
6) Tìm các dấu hiệu khác nhau của sự vật, hiện tượng
7) Tìm tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng cùng loại
8) Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tượng
9) Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các sự vật, hiện tượng
10) Mơ hình hố các sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái
niệm, những mô hình lí tưởng để sử dụng chúng làm công cụ của tư đuy
11) Lập đồ thị biểu điễn sự biến thiên của một đại lượng vật lý
12) Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng vật lý, biểu diễn bằng cơng cụ tốn học
13) Đề xuất dự đoán
14) Giải thích một hiện tượng thực tế
Trang 2716) Từ giát thuyết, suy ra một hệ quả
17) Lập phương án thí nghiệm đề kiểm tra giả thuyết (hệ quả)
18) Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật vật lý
19) Diễn đạt bằng lời những kết quả qua hành động 20) Tìm phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề
1.3.3 Những thao tác phố biến cần dùng trong hoạt động nhận thức vật lý theo PPTN của HS
1) Thao tác vật chất:
- Nhận biết bằng các giác quan
- Tác động lên các vật thé bang công cụ: Chiếu sáng, tác dụng lực, làm
đi chuyển, làm biến dạng, hơ nóng, làm lạnh, cọ xát, đặt vào một điện áp, - Sử dụng các dụng cụ đo
- Làm thí nghiệm (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị) - Thu thập tài liệu, số liệu thực nghiệm
- Thay đổi các điều kiện thí nghiệm
2) Thao tác tư duy: - Phân tích - Tổng hợp - So sánh
- Trừu tượng hoá
- Khái quát hoá
- Cụ thể hoá
Trang 281.3.4 Những hoạt động chú yếu của GV khi dạy học vật lý theo PPTN
Theo quan niệm hiện đại, dạy vật lý là tổ chức cho HS thực hiện các hành động nhận thức vật lý như đã nói ở trên, để họ tái tạo được kiến thức,
kinh nghiệm xã hội và biến chúng thành vốn liếng của mình, đồng thời làm biến đối bản thân HS, hình thành và phát triển những phẩm chất năng lực của
họ
Muốn thực hiện tốt mục đích trên của hoạt động dạy, người GV phải nghiên cứu hoạt động học, căn cứ vào đặc điểm của hoạt động học của mỗi đối tượng cụ thể để định ra những hành động dạy thích hợp, mà trước hết là
những hành động đề tạo ra những điều kiện thuận lợi giúp cho HS có thê thực
hiện tốt các hành động học tập Những hành động chủ yếu của GV trong dạy
học vật lý
1) Xây dựng tình huống có vấn dé
Tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú đi tìm cái mới, kích
thích HS hăng hái, tự giác hoạt động, tạo ra không khí lớp học thuận lợi ủng
hộ những cuộc phát biểu trao đối ý kiến thảo luận về những kết quả thực hiện
hành động học tập của HS
2) Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp
Phân chia bài học thành những vấn đề nhó, phù hợp với trình độ xuất phát của HS, xác định hệ thống những hành động học tập mà HS có thể thực hiện được với sự cố gắng vừa sức Nội dung kiến thức ở trường phố thông không phải là nguyên dạng kiến thức vật lý trong khoa học ở dạng đầy đủ nhất, hiện đại nhất mà đã được biến đối đi, trình bày dưới dạng đơn giản hơn, phù hợp với trình độ HS Do đó, những hành động cần thiết để tái tạo lại
những kiến thức đó cũng phải phù hợp với trình độ HS
Trang 29Xây dựng tình huống có vấn đề có thể tạo ra hứng thú ban đầu Nhưng
muốn duy trì được hứng thú, tính tích cực, tự giác trong suốt quá trình hoạt
động thì cần giúp đỡ HS sao cho họ có thể thành công trong khi thực hiện các hành động Càng thành công HS càng cố gắng vươn lên thực hiện các nhiệm vụ khó khăn hơn, phức tạp hơn Nếu thất bại liên tiếp, HS sẽ sinh ra chán nản, mất tự tin GV có thê rèn luyện cho HS những kỹ năng này theo ba cách: Một
là, làm theo mẫu một lần (bắt chước) theo một angôrit (một trình tự chặt chẽ,
máy móc); hai là, rèn luyện theo những cơ sở định hướng (đó là những sơ đồ, những kế họach tổng quát); ba là, rèn luyện kỹ năng đưa ra dự đoán và đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra
Rèn luyện kỹ năng theo con đường angơrit hố: Kiểu rèn luyện kỹ năng này thường được dùng ở cấp trung học cơ sở khi bắt đầu học vật lý, để rèn luyện những hành động và thao tác vật chất
Rèn luyện kỹ năng theo những sơ đồ định hướng: Kiểu rèn luyện kỹ
năng này sẽ giúp cho HS có thể thực hiện tốt những hành động phức tạp,
trong đó việc thực hiện các thao tác theo một angôrit chặt chẽ không phải là con đương tối ưu, nhiều khi cần có sự chủ động thay đổi hoặc kết hợp chúng
dé dem lai hiệu qua nhanh hon, chinh xac hon So đồ định hướng đó có thể áp dụng cho nhiều mục đích tương tự
Rèn luyện kỹ năng đưa ra dự đoán và đề xuất phương án thí nghiệm
kiểm tra: Đây là hai loại kỹ năng khó và mới lạ đối với HS, từ trước đến nay
ít được chú ý rèn luyện trong dạy học vật lý Hai loại kỹ năng này thuộc loại kỹ năng sáng tạo, không thể bắt chước được mà chỉ có thể rèn luyện theo những định hướng
4) Lựa chọn và cung cấp cho HS những phương tiện, công cụ cần thiết
Trang 30Trong đa số trường hợp GV là người lựa chọn lôgic nội dung bài học, biết trước công cụ, phương tiện cần dùng Thiếu những phương tiện, công cụ
đó thì bài học không thể tiến hành được Về phương tiện vật chất thì cần
những dụng cụ thiết bị thí nghiệm (TN), những dụng cụ đo lường, những mô
hình vật chất, những hình vẽ biểu đồ Các phương tiện tinh thần là những khái
niệm khoa học đã biết, những phương pháp suy luận Những phương pháp suy luận lôgic không được học tường minh trong chương trình GV cần hướng dẫn HS thực hiện nhiều lần thông qua các ví dụ cụ thể trong các bài
học
1.3.5 Bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh khi áp dụng PPTN trong dạy học vật lý
1.3.5.1 Khái niệm về năng lực
* Trong khoa học tâm lý, người ta coi năng lực là những thuộc tính của
cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành một loại hoạt
động nào đó mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt hiệu quả cao” [17]
1.3.5.2 Sự hình thành và phát triển năng lực
Tâm lý học hiện đại cho rằng con người sinh ra chưa có năng lực, chưa có nhân cách Chính trong quá trình sống, học tập, lao động, giao lưu con người hình thành và phát triển những năng lực của mình, Sự hình thành và phát triển năng lực của con người chịu tác động của nhiều yếu tố, trong đó
yếu tố sinh học, yếu tố hoạt động chủ thể, yếu tố giao lưu xã hội và giáo dục
Đề phát triển năng lực cần có tư chất, tức là các đặc điểm về giải phẫu sinh ly của hệ thần kinh con người Song các nhà tâm lý học cho rằng: “Chỉ có các tư chat la bam sinh, còn năng lực thì được hình thành và phát triển trong quá
Trang 311.3.5.3 Vai trò của giáo dục trong việc hình thành các năng lực
Giáo dục là một loại hoạt động chuyên môn của xã hội nhằm hình
thành và phát triển nhân cách của con người (trong đó có năng lực) theo những yêu cầu của xã hội trong những giai đoạn nhất định Sự hình thành và phát triển năng lực của HS phải thông qua chính hoạt động của HS trong mối quan hệ với cộng đồng Bởi vậy nhà trường hiện đại phải là nhà trường hoạt
động, lấy hoạt động của HS làm động lực chính để đạt được mục đích đào
tạo Chỉ có dạy học trong nhà trường mới có khả năng tạo ra những loại hình hoạt động đa dạng, phong phú cần thiết tạo điều kiện phát triển những năng lực khác nhau ở trẻ em, phù hợp với tư chất bâm sinh của mỗi người và hoàn cảnh xã hội Tất nhiên muốn làm tốt điều đó nhà trường cần tạo mọi điều kiện cho mỗi cá nhân HS giao lưu với các thành viên khác trong nhà trường cũng như ngoài xã hội
Chính trong dạy học có thể lựa chọn kỹ lưỡng những hình thức hoạt động; Có khả năng định hướng hoạt động của HS giúp cho các em sớm ý thức được những yêu cầu của xã hội đối với hoạt động của mỗi người trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhà trường cũng tích luỹ được những phương pháp tổ
chức hoạt động học tập có hiệu quả cao, tránh được sự mò mẫm của mỗi cá nhân Như vậy gáo dục, dạy học có thể mang lại những hiệu quả, những tiến
bộ của mỗi HS mà yếu tố tác động khác không thể có được Đặc biệt, “Dạy học không bị động, chờ đợi sự phát triển, mà ngược lại thúc đây sự phát triển
các chức năng tâm lý”
1.3.5.4 Khái niệm năng lực sáng tạo
“Sáng tạo là một hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tỉnh
thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị, giúp giải quyết
Trang 32Kiến thức vật lý dạy trong trường phổ thông là những kiến thức đã
được loài người khẳng định, tuy vậy chúng luôn luôn là mới mẻ đối với HS Việc nghiên cứu những kiến thức mới sẽ thường xuyên tạo ra những tình huống phải đưa ra những sáng kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân
họ Do đó, có thể nói quá trình học tập của HS có bản chất là hoạt động sáng tạo
1.3.5.5 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của HS 1) Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với xây dựng kiến thức mới
Tổ chức quá trình nhận thức vật lý theo chu trình sáng tạo sẽ giúp cho HS trên con đừơng hoạt động nhận thức biết được: chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra kến thức mới, giải pháp mới Việc tập chung sức lực vào chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo có hiệu quả, rèn luyện cho tư duy trực giác biện chứng nhạy bén, phong phú Trong nhiều trường hợp, GV có thể giới thiệu cho HS kinh nghiệm sáng tạo
của các nhà khoa học Bất kì ở đâu và bất kì lúc nào, sự sáng tạo chỉ có thể
xảy ra trong khi giải quyết vấn đề, nghĩa là trong khi giải quyết những trở ngại, vướng mắc trên con đường nhận thức
2) Luyện tập phỏng đoán, dự đoán
Dự đoán có vai trò quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực Các nhà khoa học nói rằng việc xây dựng giả
thuyết dựa trên sự khái quát hoá các sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm
cảm tính Tuy nhiên sự khái qt hố đó khơng phải là một phép quy nạp đơn giản, hình thức mà chứa đựng một yếu tổ mới không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ sở Dự đoán khoa học không phải tuỳ tiện mà luôn luôn phải có
một căn cứ nào đó, tuy chưa thật chắc chắn Trong giai đoạn đầu của hoạt
Trang 33các em biết dự đoán có căn cứ, giúp học sinh thu thập những thông tin cần thiết hay huy động vốn kinh nghiệm, vốn kiến thức đã có dùng làm căn cứ
cho các dự đoán ban đầu của mình, giúp HS lập luận, loại trừ các dự đoán chưa có căn cứ vững chắc, chọn lựa và xây dựng dự đoán hợp lý hơn cả, từ đó tiến hành các giai đoạn tiếp theo của PPTN để nhận thức chọn vẹn vấn đề của bài học
3) Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán
Trong nghiên cứu vật lý, một đự đoán, một giả thuyết thường là một sự
khái quát hoá các sự kiện thực nghiệm; Cho nên nó có tính chất trừu tượng, tính chất chung, không thể kiểm tra trực tiếp được Muốn kiểm tra xem dự
đoán, giả thuyết có phù hợp với thực tế không, ta phải xem điều dự đoán đó
biểu hiện trong thực tế như thế nào, có những dấu hiệu nào có thể quan sát được Điều đó có nghĩa là: Từ một dụđoán, giả thuyết, ta suy ra được một hệ quả có thé quan sát được trong thực tế, sau đó tiễn hành thí nghiệm để xem hệ
quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí nghiệm không
Hệ quả suy ra được phải khác với sự kiện ban đầu dùng làm cơ sở cho dự đoán thì mới có ý nghĩa Số hệ quả phù hợp với thực tế càng nhiều thì dự đoán càng trở thành chắc chắn, sát với chân lí hơn
Qúa trình rút ra hệ quả thường dùng suy luận lôgic hay suy luận toán học Sự suy luận này phải đảm bảo là đúng quy tắc, quy luật, không phạm sai lầm Những quy tắc, những quy luật đó đều đã biết; Cho nên, về nguyên tắc
sự suy luận đó không đòi hỏi một sự sáng tạo và thực tế, có thể kiểm soát được
Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo ở đây là đề xuất được phương án kiểm tra
hệ quả đã rút ra được Thí dụ như: Sau khi dự đoán rằng: “Chất rắn nở ra khi nóng lên” Ta suy ra một hệ quả về một vật rắn cụ thế như một thanh đồng
Trang 34nghiệm như thế nào đề biết được thanh đồng có thực sự nở ra khi bị làm nóng
lên không? Có những cách nào để làm nóng thanh đồng và có cách nào để biết thanh đồng có nở ra không? Cần đưa ra một thiết bị thích hợp đề phối hợp hai cách đó, khiến ta có thể đồng thời làm nóng thanh đồng và nhận biết
được nó nở ra Trước đây, HS chưa bao giờ làm việc này, chưa bao giờ nhìn
thấy trực tiếp bằng mắt thanh đồng nở ra Thực tế cũng có nhiều cách làm khác nhau, HS có thể đưa ra vài phương án mà họ cho là hợp lí GV là người
có nhiều kinh nghiệm hơn, sẽ hướng dẫn học sinh phân tích tính khả thi của
mỗi phương án và chọn ra một phương án có triển vọng nhất Việc tổ chức
thực hiện phương án kiểm tra đó ngay trên lớp học cần có thiết bị thích hợp
Điều này GV phải chuẩn bị trước, đựa vào kinh nghiệm dạy học của mình Việc bố trí một phương án thí nghiệm để quan sát hiện tượng, hay đo
lường các đại lượng cụ thể đã dự đoán, có khi tương đối đơn giản (thí dụ:
Quan sát sự nở vì nhiệt của các vật rắn), nhưng cũng có khi rất phức tạp Thí dụ: Trường hợp quan sát dòng điện xoay chiều xuất hiện trong khung dây kín, khi khung dây quay trong từ trường Trong trường hợp này phải bồ trí hai đèn LED mắc song song ngược chiều vào khung dây quay và phải thực hiện một
chuỗi suy luận mới có thể kiểm tra được dự đoán
4) Bài tập sáng tạo
Ở trên, ta đã xem xét việc rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới Ngoài ra, trong dạy học vật lý, người
ta còn xây dựng những loại bài tập riêng vì mục đích này và gọi là bài tập sáng tạo
Trong loại bài tập sáng tạo này, ngoài việc phải vận dụng một số kiến
thức đã học, học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập mới mẻ, không
Trang 35sinh phải đề xuất một thiết bị (vẽ các bộ phận chính va sắp xếp chúng) đề thoả
mãn yêu cầu tạo ra một hiện tượng vật lý nào đó Trong bài tập nghiên cứu yêu cầu học sinh nghiên cứu để giải thích một hiện tượng mới gặp nào đó [3], [11], [16], [17], [20]
1.3.5.6 Quan hệ giữa PPTN với việc phát triển năng lực sáng tạo
PPTN cho phép thực hiện biện pháp tổng hợp, có hiệu quả cao nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh
Các giai đoạn của PPTN yêu cầu thực hiện các cách thức thực hoạt động nhận thức khác nhau nhằm giải quyết van đề, sáng tạo ra cái mới Do đó việc áp dụng PPTN trong dạy học vật lý đảm bảo trang bị và rèn luyện cho học sinh những tri thức, kỹ năng và phương pháp hoạt động sáng tạo, nó cũng góp phần hình thành hứng thú, nhu cầu học tập và sáng tạo, cơ sở tâm lý của
việc phát triển năng lực sáng tạo của học sinh
Việc lựa chọn phương pháp dạy học có hiệu quả trong quá trình dạy học phải căn cứ vào mục đích và nội dung bài học
Các khái niệm, hiện tượng và định luật vật lý được dạy trong chương
trình phố thông được các nhà vật lý nghiên cứu, phát hiện chủ yếu bằng con
đường thực nghiệm Vì vậy, việc sử dụng PPTN trong dạy học vật lý ở trường
phố thông là phù hợp với nội dung dạy học, tạo ra những khá năng to lớn và phát huy được vai trò tích cực của dạy học trong việc phát triển năng lực sáng
tạo của học sinh
1.4 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ
Vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm Các khái niệm, định luật,
Trang 36Sau đây là một số đặc điểm của thí nghiệm vật lý:
- Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: Đối
tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện cần quan sát đo đạc đề thu nhận kết quả của sự tác động
- Các điều kiện của thí nghiệm có thê làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi giữ các đại lượng khác không đổi
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng
như dự định nhờ sử dụng những thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ
cần thiết
- Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là có thể quan sát được các
biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác - Có thê lặp lại thí nghiệm
1.4.1 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý 1.4.1.1 Theo quan điểm của lý luận nhận thức
Thí nghiệm có các chức năng sau:
- Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức
- Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu
được
- Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào
thực tiễn
1.4.1.2 Theo lý luận của lý luận dạy học
Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của
quá trình dạy học như đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ
năng mới, củng có kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiêm tra, đánh giá kiến
Trang 37Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của
học sinh
1.4.2 Các loại thí nghiệm trong dạy học vật lý
Theo mục đích sử dụng thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông có thể
chia làm hai loại sau:
Thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực tập
() Thí nghiệm biểu diễn
(11) Thí nghiệm biểu diễn là thí nghiệm được giáo viên tiến hành trên lớp, trong các giờ nghiên cứu các tính chất mới hoặc củng cố kiến thức của học sinh
(12) Thí nghiệm biểu diễn gồm các loại sau:
(+) Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết
về hiện tượng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập của học sinh, lôi cuốn học sinh vào học tập nhận thức
(+) Thí nghiệm nghiên cứu là thí nghiệm nhằm xây dựng hoặc kiếm
chứng lại kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức
mới Thí nghiệm nghiên cứu bao gồm: Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát, thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ, thí nghiệm củng cố
(1) Thí nghiệm thực tập: Theo vị trí và thời gian tiến hành thí nghiệm của học sinh, thí nghiệm thực tập có những loại sau:
(+) Thí nghiệm trực điện là thí nghiệm cho học sinh tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiên cứu kiến thức mới hoặc khảo sát minh hoạ trong tiết học
ôn tập Có thể tổ chức đồng loạt hoặc cá thể
(+) Thí nghiệm thực hành là thí nghiệm được tiến hành sau khi học
Trang 38(+) Thi nghiệm quan sát vật lý ở nhà là thí nghiệm mà giáo viên cho
từng học sinh hoặc nhóm học sinh thực hiện ở nhà mà không có sự giúp đỡ,
kiểm tra trực tiếp của giáo viên Đây là loại thí nghiệm đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, giữa hoạt động trí óc và chân tay Qua đó phát huy khả năng sáng tạo và gây hứng thú cho học sinh sau khi thí nghiệm thành công hoặc hồn thành cơng việc được giao
1.4.3 Vai trò của thí nghiệm trong phương pháp thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm bao gồm bốn giai đoạn:
Lam nay sinh van dé can giải đáp, câu hỏi cần trả lời Đề xuất giả thuyết
Từ giả thuyết dùng suy luận logic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra bắng thí nghiệm
Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra Nếu kết quá thí nghiệm phù hợp với hệ quả thì giả thuyết chân thực, nếu không phù hợp phải đề xuất giả thuyết mới
Như vậy thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của PPTN Ở giai đoạn đầu đa số các thông tin về đối tượng cần nghiên
cứu được thu nhận trong các thí nghiệm Đặc biệt ở giai đoạn cuối của PPTN
việc kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả rút ra phải thông qua việc xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm
1.5 THUC TIEN CUA VIEC SU DUNG PPTN TRONG DAY HOC VAT LY O TRUONG PHO THONG
1.5.1 Những tồn tại của việc sử dụng PPTN ớ trường phố thông
Nhiều người đồng nhất PPTN với thí nghiệm vật lý, coi PPTN chỉ đơn
Trang 39Các thí nghiệm vật lý được sử dụng trên lớp mới như là công cụ để
minh họa cho các kiến thức có sẵn hơn là công cụ đề tìm hiểu hoặc khẳng
định những kiến thức chưa có
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm và yêu cầu được giảng dạy đúng như một môn khoa học thực nhiệm Xong trên thực tế các văn bản về chương
trình vật lý phố thông vẫn chưa đề cập đến PPTN là gì và làm thế nào đề thực
nghiệm được
Thực tế giảng dạy cho thấy đa số các GV phổ thông còn bỡ ngỡ và
lúng túng trong việc tổ chức cho học sinh hoạt động nhận thức, không biết phải bồi dưỡng PPTN cho HS như thế nào để đạt được mục tiêu của chương
trình
Nhiều trường phổ thông chưa có phòng thí nghiệm riêng, đa phần GV không làm thí nghiệm mà chỉ trình bày bằng miệng hoặc vẽ trên bảng
1.5.2 Nguyên nhân và những tồn tại
Có nhiều nguyên nhân nhưng ở đây chỉ đề cập đến những nguyên nhân về phía những người nghiên cứu và trực tiếp dạy học vật lý đó là:
GV và HS chưa khắc phục được thói quen của kiểu dạy và học cũ Đội ngũ GV chưa được bồi dưỡng một cách cơ bản dé nang cao nhan
thức và năng lực dạy học theo yêu cầu đổi mới, nhất là năng lực nắm vững phương pháp nhận thức khoa học trong đó có PPTN
Việc chuẩn bị bài và tổ chức giờ học vật lý của GV còn nặng theo công
thức đường mòn
1.5.3 Đề xuất hướng khắc phục
Cần phải thay đối cách viết SGK cho phù hợp với yêu cầu giảng dạy
Trang 40Bồi dưỡng cho GV về các phương pháp nhận thức đặc thù của bộ môn đặc biệt là PPTN
Triển khai mạnh mẽ hướng nghiên cứu vận dụng PPTN trong dạy học những đề tài cụ thế của chương trình vật lý Từ đó rút ra các kết luận khoa
học cần thiết, tạo ra một số mẫu trong dạy học góp phần trả lời các câu hỏi