Xây dựng tiến trình dạy học các thuyết về ánh sáng ( Vật lý 12 nâng cao)

Xây dựng tiến trình dạy học các thuyết về ánh sáng ( Vật lý 12 nâng cao)

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thày, cô giáo trong khoa Sau đại học, khoa vật lý trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo những điều kiện tốt nhất giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa Tôi xin chân thành cảm ơn Thày giáo hướng dẫn PGS.TS Tô Văn Bình - Đại học sư phạm Thái nguyên đã tận tình chỉ dẫn và đóng góp những ý kiến quý báu giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi cảm ơn sâu sắc tới lãnh đạo Sở GD&ĐT Thái nguyên và Sở GD&ĐT Yên Bái, Ban giám hiệu, các thày cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp ở các trường dạy thực nghiệm sư phạm đã tạo điều kiện và nhiệt tình đóng góp ý kiến giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm và hoàn thành khoá học

Thái nguyên, tháng 08 năm 2010

Dương Thị Hoa

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa có ai công bố trong một công trình nào khác

Thái nguyên, tháng 08 năm 2010

Tác giả

Dương Thị Hoa

Bảng 3.1: Đặc điểm chất lượng bộ môn của các lớp TN và ĐC trước TNSP 91

Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra lần 1 95

Bảng 3.3: Xếp loại kiểm tra lần 1 95

Bảng 3.4: Phân phối tần suất kiểm tra lần 1 96

Bảng 3.5: Kết quả kiểm tra lần 2 97

Bảng 3.6: Xếp loại kiểm tra lần 2 98

Bảng 3.7: Phân phối tần suất kiểm tra lần 2 99

Bảng 3.8: Tổng hợp các tham số thống kê qua hai bài kiểm tra TNSP 100

Biểu đồ 3.1: Biểu đồ xếp loại kiểm tra lần 1 96

Đồ thị 3.1: Đồ thị đường phân phối tần xuất lần 1 97

Biểu đồ 3.2: Biểu đồ xếp loại kiểm tra lần 2 98

Đồ thị 3.2: Đồ thị đường phân phối tần suất lần 2 99

I Lí do chọn đề tài 1

II Mục đích nghiên cứu 3

III Giả thuyết khoa học 3

IV Nhiệm vụ nghiên cứu 3

V Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

VI Phương pháp nghiên cứu 3

VII Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

VIII Cấu trúc của đề tài 4

Chương I: Cơ sở lý luận chung 5

1.1 Lí luận tổ chức hoạt động dạy học 5

1.1.1 Quá trình nhận thức và sự lĩnh hội kiến thức 5

1.1.2 Bản chất của hoạt động học vật lí 6

1.1.3 Bản chất của hoạt động dạy vật lí 8

1.1.4 Chức năng của dạy trong hệ tương tác dạy học 9

1.1.5 Nhiệm vụ của dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông… ………10

1.2 Cơ sở lí luận của việc phát triển tư duy học sinh 11

1.2.1 Khái niệm tư duy 13

1.2.2 Những đặc điểm của tư duy 13

1.2.3 Các giai đoạn của một quá trình tư duy 15

2.1.1 Khái niệm thuyết vật lí 28

2.1.2 Cấu trúc của thuyết vật lí 28

2.1.3 Vai trò của thuyết vật lí 31

2.1.4 Đặc điểm của thuyết vật lí 31

2.2.1 Con đường hình thành các thuyết vật lí 33

2.2.2 Phương pháp hình thành các thuyết về ánh sáng trong dạy học 41

2.3 Phân tích đặc điểm, thực trạng dạy học các thuyết trong chương sóng ánh sáng và lượng tử ánh sáng (vật lí 12 nâng cao) 46

2.3.1 Đặc điểm của chương sóng ánh sáng 46

2.3.2 Đặc điểm của chương lượng tử ánh sáng 52

2.3.3 Thực trạng dạy học các thuyết trong chương sóng ánh sáng và lượng tử ánh sáng (vật lí 12 nâng cao) 56

2.4 Thiết kế phương án dạy học một số bài cụ thể 59

2.4.1 Phương án dạy học kiến thức bài 41 60

2.4.2 Phương án dạy học kiến thức bài 44 75

Kết luận chương II 89

Chương III: Thực nghiệm sư phạm 90

3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và pp của thực nghiệm sư phạm 90

3.4 Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm 101

Kết luận chương III 102

Kết luận chung 103

Tài liệu tham khảo 105

Phụ lục 107

MỞ ĐẦU I Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang sống ở thế kỉ XXI, thế kỷ của tri thức khoa học và công nghệ cao Điều đó đòi hỏi nền giáo dục nước ta phải đổi mới mạnh mẽ, sâu sắc và toàn diện Nghị quyết BCH Trung ương Đảng khoá VIII đã chỉ rõ: “Mục tiêu của giáo dục đào tạo là đào tạo ra những con người có đủ phẩm chất, năng lực để xây dựng và bảo vệ tổ quốc, làm chủ tri thức khoa học công nghệ hiện đại, có năng lực phát huy giá trị văn hoá dân tộc, tiếp thu tinh hoa của nhân loại, có tư duy sáng tạo, kỹ năng thực hành giỏi” Để thực hiện được mục tiêu giáo dục nói trên, vấn đề đặt ra đối với các trường học là không ngừng đổi mới về nội dung, PPDH và tăng cường trang thiết bị dạy học Hội nghị BCHTƯ Đảng khoá XIII lần hai nhấn mạnh: "Đổi mới phương pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh Củng cố và phát triển giáo dục ở các vùng dân tộc thiểu số phấn đấu giảm sự chênh lệch về phát triển giáo dục giữa các vùng

lãnh thổ"

Trong những năm gần đây, việc đổi mới đồng bộ cả mục đích, nội dung, phương pháp và phương tiện dạy học để nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo đang diễn ra sôi động ở nước ta Việc rèn luyện năng lực tư duy cho học sinh có vai trò quan trọng nhất trong sự phát triển toàn diện học sinh Việc nghiên cứu phương pháp giảng dạy nhằm phát triển tư duy cho học sinh là một vấn đề được nhiều nhà khoa học giáo dục và tâm lý học nghiên cứu Thực tiễn giảng dạy môn vật lý trong nhà trường phổ thông hiện nay cho thấy: Việc phát triển tư duy cho học sinh vẫn chưa được quan tâm một cách đúng mức Một trong những nguyên nhân của tình trạng này là do nội dung sách giáo khoa còn mang nặng tính lý thuyết, phương pháp dạy học của giáo viên còn nặng về truyền thụ kiến thức, chưa chú ý nhiều đến phương pháp nhận thức của học sinh Học sinh thường thụ động trước những kiến thức mới, chưa được rèn khả năng tự học Vì vậy bên cạnh các

giải pháp khác, cần phải đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tăng cường phát triển tư duy cho học sinh

Thuyết vật lý là một hệ thống những tư tưởng, quy tắc, quy luật dùng làm cơ sở cho một ngành hoặc nhiều ngành khoa học để giải thích các sự kiện, hiện tượng, để hiểu rõ bản chất sâu xa của các sự kiện, hiện tượng đó, tạo cho con người có khả năng tác động mạnh hơn, có hiệu quả hơn vào thực tế khách quan Do vậy trong quá trình hình thành các thuyết trong trường phổ thông cho học sinh, giáo viên không những giúp cho kiến thức của học sinh thêm phong phú, sâu sắc mà còn là cơ hội để giáo viên trang bị cho học sinh những phương pháp nghiên cứu, phương pháp tư duy

Việc áp dụng các phương pháp dạy học nhằm phát triển tư duy HS trong dạy học vật lý, đã có một số tác giả thực hiện như: Phạm Thanh Bình –Phát triển tư duy HS bằng việc vận dụng phương pháp tìm tòi từng phần trong giảng dạy một số bài chương “Dao động điện, dòng điện xoay chiều” -Luận văn thạc sĩ ĐHSPHN, Ngô Văn Lý – “Phát triển tư duy HS THCS miền núi khi tiến hành thí nghiệm biểu diễn” - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái Nguyên 1999, Nguyễn Thị Hải Yến – “Phát triển năng lực phát hiện và giải quyết có vấn đề cho HS khi dạy một số kiến thức chương “Mắt và các dụng cụ quang học” Vật lý lớp 12 THPT - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái Nguyên 2004, Tô Đức Thắng – “Tiến hành thí nghiệm biểu diễn nhằm phát triển tư duy HS THPT miền núi khi dạy một số bài chương – Chất khí” - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái Nguyên 2007, Lê Văn Huế - “Phát triển tư duy học sinh trung học phổ thông miền núi khi dạy các khái niệm vật lý của chương – “Từ trường và Cảm ứng điện từ”- Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái Nguyên 2008 …Các công trình này đã có những thành công nhất định trong việc phát triển tư duy HS Song chưa có công trình nào nghiên cứu để đưa ra các biện pháp cụ thể nhằm phát triển tư duy HS

THPT thông qua việc hình thành các thuyết vật lý

Chính vì những lý do trên, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng tiến trình dạy học các thuyết về ánh sáng (vật lí 12 nâng cao) theo hướng phát triển năng lực tư duy cho học sinh”

II Mục đích nghiên cứu

Đưa ra một số biện pháp nhằm phát triển tư duy học sinh THPT trong khi dạy học chương: “Sóng ánh sáng” và “Lượng tử ánh sáng” vật lí lớp 12 nâng cao

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh ở trường THPT

- Nội dung một số kiến thức thuộc chương – Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng IV Giả thuyết khoa học

Nếu giáo viên sử dụng hợp lí các biện pháp dạy học phù hợp với đặc điểm và quá trình tư duy trong dạy học các thuyết vật lí cho học sinh thì học sinh có năng lực tư duy tốt hơn

V Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận về dạy và học

- Nghiên cứu lí luận về phát triển tư duy cho học sinh trong quá trình dạy học - Nghiên cứu đặc điểm và việc hình thành các thuyết vật lý

- Nghiên cứu các biện pháp phát triển tư duy cho học sinh khi dạy các thuyết vật lí

- Nghiên cứu chương: Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng trong vật lí 12 nâng

cao nhằm xác định nội dung của thuyết, ứng dụng của thuyết Thiết lập sơ đồ logic - Điều tra thực tế việc dạy và học các thuyết ở một số trường THPT

- Soạn thảo nội dung và thiết kế tiến trình dạy học một số thuyết trong chương: Sóng ánh sáng và Lượng tử ánh sáng nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển tư

duy cho học sinh THPT

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo hướng đề tài đã nêu ra VI Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận

- Điều tra thực tế và tổng kết kinh nghiệm

- Thực nghiệm sư phạm theo hướng đề tài đã đề ra

VII Ý nghĩa khoa học và đóng góp của đề tài

- Góp phần làm rõ cơ sở lí luận về hoạt động dạy học và việc phát triển tư duy học sinh Đề xuất được các biện pháp hình thành các thuyết vật lý nhằm phát triển tư

duy học sinh THPT

- Kết quả đề tài có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên dạy môn vật lý

ở trường THPT

VIII Cấu trúc của luận văn Gồm: phần mở đầu, kết luận và ba chương

Chương 1: Cơ sở lý luận chung

Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học các thuyết về ánh sáng (vật lí 12 nâng

cao) theo hướng phát triển năng lực tư duy cho học sinh

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CHUNG 1.1 Lí luận tổ chức hoạt động dạy học

1.1.1 Quá trình nhận thức và sự lĩnh hội kiến thức

Khoa học vật lí nghiên cứu thế giới tự nhiên nhằm phát hiện ra những đặc tính và qui luật khách quan của các 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.I.Lenin đã khái quát hóa những 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"

Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học theo Razumôpxki

Nếu kết quả thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đoán thì mô hình giả thuyết được xác nhận là đúng đắn và trở thành chân lí Nếu kết quả thực nghiệm không phù hợp với dự đoán lí thuyết thì phải xem lại lí thuyết, chỉnh lí lại hoặc thay đổi Mô hình trừu tượng được xác nhận trở thành nguồn tri thức mới tiếp tục được dùng

Mô hình giả định trừu tượng

Các hệ quả lôgic

Những sự kiện khởi đầu

Thí nghệm kiểm tra

để suy ra những hệ quả mới hoặc để giải thích những sự kiện thực nghiệm mới phát hiện

Quá trình nhận thức vật lí chi tiết được diễn ra qua sơ đồ:

Thực tiễnVấn đềGiả thuyếtHệ quả Định luật Lí thuyết Thực tiễn Chu trình và sơ đồ trên mô tả toàn bộ quá trình nhận thức vật lí

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 Những tính chất và qui luật vận động của thế giới vật chất tồn tại khách quan, không phụ thuộc vào ý muốn của con người Những kiến thức khoa học mà con người xây dựng nên để phản ánh, mô tả những tính chất, những qui luật đó của tự nhiên lại là những sáng tạo tự do của con người

Sự lĩnh hội kiến thức trong quá trình dạy học vật lí có thể xảy ra theo con đường học sinh trực tiếp tiếp xúc với những đối tượng thực và theo con đường nhờ sự giúp đỡ của giáo viên Học sinh thu được những kiến thức từ nhận thức xã hội Trong quá trình dạy học giáo viên sử dụng cả hai con đường đó.[27]

1.1.2 Bản chất của hoạt động học vật lí

Hoạt động học là một hoạt động đặc thù của con người nhằm tiếp thu những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy được, đồng thời phát triển những phẩm chất năng lực của người học Việc tiếp thu những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm nhằm sử dụng chúng trong hoạt động thực tiễn của mình Cách tốt nhất để hiểu là làm và để nắm vững được những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm là người học tái tạo ra chúng Như vậy, người học không phải là tiếp thu một cách thụ động dưới dạng đã đúc kết một cách cô đọng, chuyển trực tiếp từ giáo viên, từ sách vở, tài liệu vào óc mà phải thông qua hoạt động tự lực của bản thân mà tái tạo lại chúng Một bên là động cơ, mục đích, phương tiện, điều kiện Bên kia là hoạt động, hành động, thao tác Động cơ học tập kích thích sự tự giác tích cực, thúc đẩy sự hình thành và duy trì phát triển hoạt động học, đưa kết quả cuối cùng là thỏa mãn được lòng khao khát mong ước của người học

Muốn thỏa mãn động cơ ấy phải thực hiện lần lượt những hành động để đạt được những mục đích cụ thể Cuối cùng, mỗi hành động được thực hiện bằng nhiều

thao tác sắp xếp theo một trình tự xác định, ứng với mỗi thao tác trong những điều kiện cụ thể là những phương tiện, công cụ thích hợp [22]

Hình 1.2 Cấu trúc tâm lí của hoạt động

Như vậy, quá trình học tập có nhiều tính chất giống như quá trình nhận thức khoa học và có thể coi là một hình thức đặc biệt của quá trình nhận thức, nó tuân theo các quy luật và cấu trúc của quá trình nhận thức sáng tạo khoa học Giáo viên phải rèn luyện cho học sinh sử dụng rộng rãi các thao tác tư duy gồm cả tư duy lôgic và tư duy sáng tạo (dựa vào trực giác)

Xuất phát từ luận điểm trên đây, chúng ta thấy việc dạy học không phải là việc chuyển đơn giản các kiến thức từ thầy sang trò, mà là sự tổ chức một cách có kế hoạch của thầy cho học sinh xâm nhập (về mặt ý thức) vào bản chất của các sự vật, các hiện tượng cần nghiên cứu Bởi thế, một kiểu dạy học tốt hiện nay phải là một kiểu dạy học đảm bảo cho quá trình học tập của HS diễn ra phù hợp với quá trình nhận thức sáng tạo [25]

Hoạt động nhận thức của con người chỉ thực sự bắt đầu khi con người gặp phải mâu thuẫn: Một bên là trình độ hiểu biết đang có, một bên là nhiệm vụ mới phải giải quyết mà những kiến thức kĩ năng đã có không đủ để giải quyết vấn đề Khi giải quyết được mâu thuẫn nhận thức thì cũng thu được kiến thức mới, phương

Phương tiện, điều kiện

Thao tác

pháp mới, kĩ năng mới Dạy học là hoạt động chuyên biệt trong đó người giáo viên giữ vai trò hướng dẫn tổ chức để học sinh hoạt động chiếm lĩnh những kinh nghiệm, tri thức, kĩ năng mà loài người đã tích lũy được Như vậy, hoạt động học tập của HS thực chất là hoạt động giải quyết vấn đề nhận thức Quá trình học tập sẽ là quá trình liên tiếp giải quyết các vấn đề I F Kharlamôp đã trích nêu ý kiến của V Ôcôn trong cuốn sách của mình : "Vấn đề nhận thức đặc trưng ở chỗ nó đưa HS ra ngoài giới hạn của những kiến thức vốn có của các em", và như V Ôcôn đã nói, "Nó bao hàm một cái gì chưa biết đòi hỏi phải có tìm tòi sáng tạo, có hoạt động tư duy và nhanh trí đáng kể" [9]

1.1.3 Bản chất của hoạt động dạy vật lí

Mục đích của hoạt động dạy là làm cho học sinh lĩnh hội được kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm xã hội, đồng thời hình thành sự phát triển phẩm chất và năng lực

Hoạt động dạy của giáo viên là tổ chức, hướng dẫn, tạo diều kiện cho học sinh thực hiện thành công các hành động nhận thức vật lí để cho học sinh tái tạo lại kiến thức, kinh nghiệm xã hội, biến chúng thành vốn liếng của mình đồng thời làm biến đổi bản thân học sinh, hình thành và phát triển những phẩm chất năng lực của họ

Để thực hiện tốt mục đích trên thì giáo viên cần 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, trước hết là những hành động để tạo ra những điều kiện thuận lợi giúp học sinh thực hiện tốt các hành động học tập Hành động chủ yếu của giáo viên trong dạy học vật lí là:

+ Xây dựng tình huống có vấn đề: Tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ,

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

+ Lựa chọn một logic nội dung bài học thích hợp: Phân chia bài học thành

những vấn đề nhỏ, phù hợp với trình độ xuất phát của học học sinh, xác định hệ thống những hành động học tập mà học sinh có thể thực hiện được với sự cố gắng vừa sức Mà nội dung kiến thức vật lí ở trường phổ thông không phải nguyên dạng kiến thức vật lí trong khoa học ở dạng đầy đủ nhất, hiện đại nhất mà đã được biến

đổi đi, trình bày dưới dạng đơn giản hơn, phù hợp với trình độ học sinh Do đó, những hành động cần thiết để tái tạo lại những kiến thức đó cũng phải phù hợp với trình độ học sinh

+ Rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hiện một số thao tác cơ bản, một số hành động nhận thức phổ biến: Xây dựng tình huống có vấn đề để tạo ra hứng thú

1.1.4 Chức năng của dạy trong hệ tương tác dạy học

Muốn đạt được chất lượng hiệu quả cao trong sự vận hành của hệ tương tác dạy học gồm người dạy, người học và tư liệu hoạt động dạy học thì giáo viên cần tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động của học sinh theo một chiến lược hợp lí sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho mình và năng lực trí tuệ và nhân cách toàn diện của học sinh từng bước phát triển

Hình 1.3 Hệ tương tác dạy học

Tư liệu Hoạt động dạy học

Môi trường Tổ chức

Liên hệ

ngược Thích ứng

Cung cấp tư liệu tạo tình huống Liên hệ ngược

Định hướng

Hành động của giáo viên với tư liệu hoạt động dạy học là sự tổ chức tư liệu và qua đó cung cấp tư liệu và tạo tình huống cho hoạt động học của học sinh Tác động trực tiếp của giáo viên tới học sinh là sự tự định hướng của giáo viên đối với hành động của học sinh với tư liệu, là sự định hướng của giáo viên với sự tương tác trao đổi giữa học sinh với nhau và qua đó đồng thời định hướng cả sự cung cấp những thông tin liên hệ ngược từ phía học sinh cho giáo viên Đó là những thông tin cần thiết cho sự tổ chức và định hướng của giáo viên đối với hành động của học sinh Hành động của học sinh với tư liệu hoạt động dạy học là sự thích ứng của học sinh với tình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản thân mình và sự tương tác đó của học sinh với tư liệu đem lại cho giáo viên những thông tin liên hệ ngược cần thiết cho sự chỉ đạo của giáo viên với học sinh Tương tác trực tiếp giữa các học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên là sự trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân với nhau nhờ đó từng cá nhân học sinh tranh thủ sự hỗ trợ xã hội từ phía giáo viên và tập thể học sinh trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng tri thức [20]

1.1.5 Nhiệm vụ của dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông

Vật lý học nghiên cứu các hình thức vận động cơ bản nhất của vật chất nên là cơ sở cho tất cả các khoa học tự nhiên, đặc biệt là Hoá và Sinh Vật lý học cũng là cơ sở lý thuyết của việc chế tạo tất cả các máy và thiết bị dùng trong đời sống và sản xuất Nó chuẩn bị cho học sinh những kiến thức và kỹ năng cần thiết để sau này học tiếp các ngành khoa học và kỹ thuật của các trường đại học hoặc trung học chuyên nghiệp

Dạy học vật lý có nhiệm vụ góp phần tích cực vào việc thực hiện mục tiêu của trường THPT Nhiệm vụ cụ thể của dạy học vật lí là:

1 Cung cấp cho học sinh những kiến vật lý phổ thông, cơ bản, hệ thống, hiện đại và có ý nghĩa thực tiễn:

2 Phát triển năng lực tư duy của học sinh

3 Góp phần xây dựng cho học sinh thế giới quan duy vật biện chứng, rèn luyện cho họ những phẩm chất cần thiết của người lao động mới, giáo dục tinh thần yêu nước, tinh thần quốc tế vô sản

4 Góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp

Như vậy phát triển năng lực tư duy của học sinh là một trong các nhiệm

vụ của dạy học vật lí ở trường phổ thông [22]

1.2 Cơ sở lý luận của việc phát triển tư duy học sinh

Tư duy có tầm quan trọng đặc biệt Theo Pascal: "Tư duy tạo nên sự cao cả của con người" hay "Tư duy là hạt giống của hành động" (Emerson), "Tư duy là một tia sáng giữa đêm tối Nhưng chính tia sáng ấy là tất cả" (H.Poincare) "Dạy học không phải rót kiến thức vào một chiếc thùng rỗng mà thắp sáng lên những ngọn lửa" (Ngạn ngữ cổ Hi Lạp)

Lâu nay người ta quan tâm nhiều đến việc dạy tư duy cho học sinh, nhưng ít lí giải tại sao phải dạy tư duy Dạy người học tư duy là làm cho họ những kĩ năng tư duy hiệu quả hơn, có ý thức phê phán, logic, sáng tạo và sâu sắc hơn Nói cách khác, dạy cho người học có kiến thức đủ để tư duy tốt

Tư duy tốt là khi người ta vận dụng các cứ liệu một cách khéo léo và công tâm Các ý kiến được tổ chức nhất quán và logic Phân biệt rõ ràng giữa những kết luận có giá trị và kết luận vô giá trị Rút lại kết luận khi chưa đủ cứ liệu xác đáng Nắm được sự khác nhau giữa lý tính và cảm tính Dự kiến các kết quả có thể và lựa chọn Nắm được ý tưởng mức độ thuyết phục Coi trọng giá trị thông tin, biết tìm kiếm thông tin Thấy được những tương đồng và khả năng tiềm ẩn Có khả năng tự học, có hứng thú tự học

Chúng ta phải rèn luyện học sinh thành những người biết tư duy tốt vì:

- Học sinh phải được trang bị đủ kiến thức để giành các cơ hội trong học tập, để được thừa nhận và trọng đãi trong thế giới ngày nay Nói đúng hơn, là người học sẽ có điều kiện tốt hơn để thành công

- Tư duy tốt sẽ là điều kiện tiên quyết giúp học sinh trở thành những công dân tốt Khả năng tư duy có phê phán của công dân giúp tạo nên những quyết định thông minh đối với những vấn đề xã hội

- Nếu có khả năng tư duy tốt, người ta sẽ luôn điều chỉnh để có trạng thái tâm lí tốt Trạng thái tâm lí tốt giúp người ta có thái độ tích cực đối với cuộc sống, sống nhiệt

tình, thiện cảm với người khác Khi có những bất đồng, người biết suy nghĩ sẽ cảm thấy đau khổ hơn, từ đó có tinh thần khắc phục những xung đột bằng mọi giá

- Chúng ta luôn mong muốn học sinh trở thành những người có đầu óc tư duy tốt vì lí do tồn tại Cuộc sống của chúng ta luôn đối mặt với quá nhiều với những vấn đề phức tạp, thách thức khả năng của chúng ta Trở ngại chủ yếu làm hạn chế sự tiến bộ lại chính là thái độ phi lý của con người Con người đủ thông minh để tồn tại và cũng đủ thông minh để hủy diệt, vì vậy cần có bộ óc tỉnh táo hơn

Vì những lí do trên, chúng ta cần phải có trách nhiệm dạy các kĩ năng tư duy để nâng cao năng lực tư duy cho người học, cho dù năng lực này phục vụ cho cá nhân hay cộng đồng và thế giới rộng lớn hơn Tư duy luôn là trung tâm của đặc tính con người, không phát triển tiềm năng này có nghĩa là tự tước bỏ tính nhân văn [4]

1.2.1 Khái niệm tư duy

Các nhà tâm lý học Mác - xít, trên cơ sở của chủ nghĩa duy vật biện chúng, đã khẳng định: Tư duy là sản phẩm cao cấp của một dạng vật chất hữu cơ có tổ chức cao, đó là bộ não của con người Trong quá trình phản ánh hiện thực khách quan bằng những khái niệm, phán đoán tư duy bao giờ cũng có mối liên hệ nhất định với một hình thức hoạt động của vật chất, với sự hoạt động của não người Thông qua hoạt động thực tiễn, thế giới tự nhiên tác động vào các giác quan tạo ra cảm giác, tri giác và biểu tượng là cơ sở ban đầu của tư duy Tư duy khái quát những thu nhận của cảm giác bằng những khái niệm và những phạm trù khoa học, mang lại cho chúng ta những quan điểm rộng hơn, sâu hơn những cảm giác trực tiếp Nhờ trừu tượng hoá mà tư duy đã chỉ ra được những mối liên hệ, quan hệ của rất nhiều sự vật, hiện tượng, nêu ra được những khái niệm, những phạm trù, những quy luật phản ánh các mối liên hệ, quan hệ của rất nhiều sự vật, hiện tượng, nêu ra được những khái niệm, những phạm trù, những quy luật phản ánh các mối liên hệ, quan hệ nội tại của các sự vật, hiện tượng đó Và chỉ có khái quát về lý luận mói cho phép tư duy của con người tìm ra bản chất của các sự vật, hiện tượng và các quy luật phát triển của chúng

Theo V.I Lê nin, tư duy là sự phản ánh thế giới tự nhiên sâu sắc hơn, trung thành hơn, đầy đủ hơn, đi sâu một cách vô hạn, tiến gần đến chân lý khách quan

hơn "Tư duy của người ta - đi sâu một cách vô hạn, từ giả tưởng tới bản chất, từ bản chất cấp một, nếu có thể như vậy, đến bản chất cấp hai đến vô hạn" [15] Từ đây, chúng ta có thể hiểu tư duy được phân chia thành các khâu, các hoạt động Mà trong các khâu này, mỗi một hành động tư duy sẽ làm biến đổi mối quan hệ của chủ thể với khách thể, kích thích sự diễn biến của tình huống có vấn đề đều kích thích sự chuyển biến tiếp theo của quá trình tư duy

Tác giả cho rằng, tư duy khác hẳn với tri giác ở chỗ tư duy không chỉ thực hiện được những bước như đã xảy ra ở tri giác, là tách các phần riêng lẻ của sự vật, mà còn cố gắng hiểu các phần đó có quan hệ với nhau như thế nào Tư duy phản ánh bản chất của sự vật và đó là hình thức phản ánh hiện thực cao nhất Với việc xem tư duy như là quá trình phân tích, tổng hợp Nguyễn Đình Trãi cho rằng: Tư duy là quá trình phân tích, tổng hợp, khái quát những tài liệu đã thu được qua nhận thức cảm tính, nhận thức kinh nghiệm để rút ra cái chung, cái bản chất của sự vật [21]

Với tư cách là quá trình nhận thức, tập thể tác giả: Trần Minh Đức, Nguyễn Quang Uẩn, Ngô Công Hoàn, Hoàng Mộc Lan, coi "Tư duy là một quá trình nhận thức, phản ánh những thuộc tính của bản chất, những mối liên hệ và quan hệ có tính quy luật của sự vật hiện tượng mà trước đó ta chưa biết” [7]

Phân tích một số quan niệm về tư duy như trên để có thể hiểu sâu thêm định nghĩa của tư duy: Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật hiện tượng thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới

1.2.2 Những đặc điểm của tư duy

- Thứ nhất, tư duy là dạng hoạt động tri thức diễn ra trong ý thức con người, có nguồn gốc thực tiễn Dạng hoạt động này có cơ cấu gồm các hành động và thao tác của trí óc Những hành động và thao tác trí óc có nguồn gốc từ những hành động và thao tác thực tiễn trong lao động Tư duy phản ánh hiện thực khách quan vào trong óc Như vậy, tư duy có những quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính, sử dụng những tài liệu cảm tính, những kinh nghiệm thực tế, những cơ sở trực quan sinh động

- Thứ hai, tư duy là một dạng nhận thức nảy sinh khi có những hệ thống tri thức làm tiền đề Các tri thức tiền đề đều được đem lại bởi nhận thức, nhưng để được đưa vào quá trình tư duy nào đó, chúng phải có nội dung hoạt động và phù hợp với logic hoạt động của lao động Tư duy sản sinh ra tri thức dựa trên hệ tri thức có trước làm tiền đề và do vậy, nó là dạng nhận thức gián tiếp Không có hệ tri thức làm tiền đề, chỉ có thể có nhận thức mà chưa có tư duy Đây là mối quan hệ chặt chẽ giữa kiến thức và tư duy trong dạy học

Tư duy phản ánh các bản chất chung cho nhiều sự vật hiện tượng, đồng thời đã trừu xuất khỏi những sự vật, hiện tượng đó Tư duy có tính trừu tượng và khái quát Nhờ tính chất trừu tượng và khái quát, tu duy có thể cho phép ta đi sâu vào bản chất và mở rộng phạm vi nhận thức ra cả những sự vật hiện tượng cụ thể mới

mà trước đây ta chưa biết

- Thứ ba, tư duy đòi hỏi các công cụ như khái niệm, phán đoán, suy lý… và các phương tiện nhất định Tư duy còn đòi hỏi các phương tiện để cố định lại (nói một cách tương đối), khách quan hoá và truyền bá tri thức Chính các tín hiệu, dấu hiệu và ngôn ngữ là những phương tiện của tư duy con người, trong đó ngôn ngữ là

phương tiện phổ biến và hữu hiệu nhất Ngôn ngữ tham gia vào các quá trình tư duy

với tư cách là cái chứa đựng các nghĩa biểu đạt cho sự vật mà thoạt đầu, có hình thái vật chất bên ngoài với chức năng phát âm thông báo, về sau chức năng này giảm dần và chuyển thành lời nói bên trong, có chức năng chuyên chở các ý nghĩ Như

vậy tư duy liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ: Ngôn ngữ là phương tiện, là hình thức biểu đạt của tư duy

- Thứ tư, tư duy xuất hiện khi mà trong cuộc sống, con người vấp phải những vấn đề nào đó Tư duy không diễn ra nếu con người không vấp phải những vấn đề trong cuộc sống của họ và với tư cách là hoạt động tri thức, tư duy không thể không có đối tượng Khi có một vấn đề thực tiễn hay nhận thức mà với những tri thức cũ hay cách làm cũ, con người không giải quyết được hoặc giải quyết không có hiệu quả thì quá trình tư duy diễn ra với tư cách là sự huy động khối tri thức mà họ đã lĩnh hội được để tìm ra các giải pháp mới Quá trình tư duy chỉ diễn ra khi xuất hiện vấn đề, nhưng đòi hỏi chủ thể phải ý thức rõ ràng được vấn đề và tiếp nhận nó như

một mâu thuẫn cần phải hành động để giải quyết Theo X L Rubinstêin, tư duy

thường bắt đầu từ một vấn đề hay một câu hỏi, từ sự ngạc nhiên, sự thắc mắc hay từ một mâu thuẫn nào đó lôi cuốn cá nhân vào hoạt động tư duy Những vấn đề đó được ông gọi là tình huống có vấn đề Để một vấn đề trở thành tình huống có vấn đề của tư duy, đòi hỏi chủ thể phải có nhu cầu, mong muốn giải quyết vấn đề đó Mặt khác, chủ thể cũng phải có tri thức cần thiết có liên quan thì việc giải quyết vấn đề mới có thể diễn ra, quá trình tư duy mới được diễn ra Đây là cơ sở của dạy học nêu

vấn đề đang được áp dụng rộng rãi trong giờ học

- Thứ năm, tư duy là một chức năng của não người và với tư cách này, nó là một quá trình tự nhiên, song mặt khác, tư duy cũng không tồn tại bên ngoài xã hội, bên ngoài khối kiến thức và các phương thức hoạt động mà loài người đã sáng tạo ra và tích luỹ được Mỗi con người cụ thể trở thành chủ thể tư duy không chỉ vì họ có bộ não, mà quan trọng hơn là vì, trong quan hệ xã hội - giao tiếp, họ nắm được ngôn ngữ và thông qua ngôn ngữ, họ lĩnh hội được các tri thức, các công cụ, các thao tác logic do loài người sáng tạo ra Và do vậy, tư duy là một chức năng của bộ

não người có tính xã hội - lịch sử, là một sản phẩm của lịch sử xã hội [22]

1.2.3 Các giai đoạn của một quá trình tư duy

Quá trình tư duy được phân chia thành các giai đoạn cụ thể, các giai đoạn này được diễn ra một cách hết sức nhanh, thậm chí như sự tự động hoá Đặc biệt, trong các giai đoạn này, các thao tác tư duy đều được diễn ra một cách tự động

“Tư duy như một quá trình và tư duy như một hoạt động - đó là hai khía cạnh của cùng một hiện tượng Hoạt động tư duy bao giờ cũng đồng thời là quá trình tư duy và quá trình tư duy về một khía cạnh nào đó chính là bản thân hoạt động ấy hay như một thành phần của nó” [19]

Với cách tiếp cận này, ta thấy, các quá trình tư duy của con người được diễn

ra ở các giai đoạn:

- Xác định được vấn đề và biểu đạt nó thành nhiệm vụ tư duy

- Huy động trí thức, vốn kinh nghiệm liên quan đến vấn đề, làm xuất hiện các mối liên tưởng, gạt bỏ những cái không cần thiết, hình thành giả thuyết về cách giải quyết vấn đề đó

- Kiểm tra giả thuyết về cách giải quyết vấn đề, nếu giả thuyết đúng thì tiến hành giải quyết vấn đề, nếu giả thuyết sai thì phủ định nó để hình thành giả thuyết mới

Tư duy là một chức năng của bộ não người có tính xã hội - lịch sử, là một sản phẩm của lịch sử xã hội Tư duy là dạng hoạt động tri thức diễn ra trong ý thức con người,có nguồn gốc thực tiễn Dạng hoạt động này có cơ cấu gồm các hành động và thao tác của trí óc có nguồn gốc từ những hành động và thao tác thực tiễn

- Thao tác tổng hợp: Tổng hợp là quá trình con người dùng trí óc để hợp nhất các thành phần của sự vật hiện tượng qua phân tích thành một chỉnh thể

Phân tích và tổng hợp là hai quá trình ngược nhau nhưng thống nhất với nhau, đan xen lẫn nhau, sự phân tích được tiến hành theo hướng của tổng hợp Còn tổng hợp được thực hiện theo kết quả của phân tích Phân tích và tổng hợp giúp ta hiểu sự vật và hiện tượng đầy đủ và sâu sắc hơn Thao tác phân tích và tổng hợp là hai thao tác cơ bản của hoạt động trí tuệ và được chứa đựng trong mọi thao tác trí tuệ khác

- Thao tác so sánh: So sánh là dùng trí óc đặt các đối tượng cần so sánh như sự vật, hiện tượng, quá trình cạnh nhau để xác định cái giống nhau, cái khác nhau, cái tương tự giữa chúng So sánh có vai trò rất quan trọng trong quá trình nhận thức, so sánh là cơ sở của mọi hiểu biết và tư duy

Sự so sánh có thể xảy ra ở những mức độ khác nhau: Có thể là so sánh toàn phần hoặc so sánh trong một giới hạn nào đó Vì vậy, khi so sánh người ta phải xác định tiêu chuẩn để so sánh Đây là điều GV phải chú ý khi yêu cầu HS so sánh trong giờ học vật lý

- Thao tác trừu tượng hoá: Thao tác trừu tượng hoá là con người dùng trí óc để gạt bỏ những liên hệ, những yếu tố, những thuộc tính thứ yếu, thuộc tính không cần thiết, căn bản Trừu tượng hoá là sự nhấn mạnh các đặc điểm bản chất theo một quan niệm nhất định

- Thao tác khái quát hoá: Khái quát hoá là sự tổng hợp các đặc điểm chung của một loại sự vật hiện tượng Vì thuộc tính chung có thể là bản chất và cũng có thể là không bản chất Nhưng khái quát hoá bao giờ cũng là sự tổng kết các đặc điểm chung bản chất theo một quan điểm nhất định Vì vậy giữa trừu tượng hoá và khái quát hoá có quan hệ chặt chẽ với nhau Trừu tượng hoá tạo điều kiện cho khái quát hoá còn trong khái quát hoá các thuộc tính bản chất được nhấn mạnh thêm Trong thực tế nhiều khi khó tách bạch hai thao tác này.[22]

1.2.4 Các loại tư duy

Có nhiều cách phân biệt tư duy, dựa theo những dấu hiệu khác nhau Trong dạy học vật lí, người ta quan tâm đến những loại tư duy chủ yếu sau:

1.2.4.1 Tư duy kinh nghiệm

Tư duy kinh nghiệm là một giai đoạn tất yếu của nhận thức lý tính, nó có vai trò quan trọng trong hoạt động nhận thức và thực tiễn của con người

Tư duy kinh nghiệm là một giai đoạn của nhận thức lý tính, mà trong đó người ta rút ra những tri thức về sự vật, hiện tượng khách quan, chủ yếu, thông qua con

đường khái quát, quy nạp những tài liệu kinh nghiệm Tư duy kinh nghiệm được

hình thành một cách trực tiếp trong quá trình hoạt động thực tiễn của chủ thể nhằm mục đích cải biến khách thể Nó thường phản ánh những thuộc tính, tính chất của các đối tượng có tác động trực tiếp tới chủ thể Đối tượng phản ánh của nó là những thuộc tính, tính chất của khách thể hiện thực; ngược lại, đối tượng của tư duy lý luận là những khách thể trừu tượng Sự khác nhau về mặt đối tượng được xem là dấu hiệu căn bản để phân biệt hai giai đoạn kinh nghiệm và lý luận trong nhận thức

Tư duy kinh nghiệm hướng tới giải quyết những nhiệm vụ trước mắt, cụ thể đang đặt ra; phát hiện và giải quyết vấn đề một cách trực tiếp Tư duy kinh nghiệm còn đóng vai trò kết nối giữa lý luận và thực tiễn, thu hẹp khoảng cách giữa lý luận và thực tiễn Ngoài chức năng tiếp nhận, cung cấp những dữ liệu của đối tượng

nhận thức làm tiền đề cho tư duy lý luận khái quát hóa và hệ thống hóa, tư duy kinh nghiệm còn tham gia vào quá trình hiện thực hóa các kết quả nhận thức trong hoạt động thực tiễn cải tạo hiện thực của con người

Do yếu về tính duy lý, tư duy kinh nghiệm thường mang tính định tính nhiều hơn định lượng, thiếu chính xác hơn tư duy lý luận Đồng thời, do ít có khả năng phân tích, phê phán và tự phê phán, người tư duy kinh nghiệm thường suy nghĩ đơn giản, máy móc, thụ động, ít sáng tạo Vì vậy người ta còn coi tư duy kinh nghiệm là một tư duy dựa trên kinh nghiệm cảm tính và sử dụng phương pháp "thử và sai" Chủ thể phát hiện một nhiệm vụ nào đó, thử mò mẫm thực hiện một số thao tác, hành động nào đó, ngẫu nhiên gặp một trường hợp thành công, sau đó lặp lại đúng như thế mà không biết nguyên nhân vì sao

Chính vì vậy, trong dạy học giáo viên cần khai thác thác tối đa những kinh nghiệm học sinh thu được trong đời sống để nhận ra vấn đề cần giải quyết, đưa ra các giả thuyết khoa học và tìm ra các giải pháp kiểm tra giả thuyết đó Đồng thời giáo viên cần yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức đế giải thích các hiện tượng, giải các bài tập thực tế để gắn kết những lí thuyết trìu tượng với với những vấn đề cụ thể của cuộc sống.[22]

- Luôn sử dụng những tri thức khái quát đã có để lí giải, dự đoán những sự vật hiện tượng cụ thể

- Luôn lật đi, lật lại vấn đề để đạt sự nhất quán về mặt lí luận, xác định được phạm vi ứng dụng của mỗi lí thuyết

Tư duy lí luận rất cần thiết cho hoạt động nhận thức và phải rèn luyện lâu dài mới có được Nhờ có tư duy lí luận, con người mới có thể đi sâu vào bản chất của

sự vật hiện tượng, phát hiện được quy luật vận động của chúng và sử dụng những tri thức khái quát đó để cải tạo bản thân và làm biến đổi thế giới tự nhiên, phục vụ lợi ích của mình.[22]

1.2.4.3 Tư duy logic

Tư duy logic là tư duy tuân theo các quy tắc, quy luật của logic học một cách chặt chẽ, chính xác, không phạm phải sai lầm trong các lập luận, biết phát hiện ra các mâu thuẫn, nhờ đó mà nhận thức được đúng đắn chân lí khách quan Logic học là một khoa học nghiên cứu những tư tưởng của con người về mặt hình thức logic của chúng và xây dựng những quy tắc, quy luật mà việc tuân theo chúng là điều kiện cần để đạt tới chân lí trong quá trình suy luận Con người bằng kinh nghiệm của mình đã suy nghĩ theo những quy luật nhất định rất lâu trước khi các quy luật này được khoa học logic khám phá ra Những quy luật của logic học mà mỗi người sử dụng trong quá trình hoạt động tư duy không phải là con người tự ý tái tạo ra mà là sự phản ánh những mối liên hệ và quan hệ khách quan của các sự vật hiện tượng quanh ta Bởi thế, dù chưa biết logic học nhưng con người bằng kinh nghiệm sống của mình đã có thể trao đổi tư tưởng với nhau, thông hiểu nhau và thống nhất được với nhau trong một số lập luận, phán đoán Tuy nhiên, điều đó chỉ xảy ra trong một số trường hợp đơn giản, còn khi gặp trường hợp phức tạp thì khó có thể thông hiểu lẫn nhau hoặc khó phân biệt đúng hay sai, nếu như không nắm vững và vận dụng đúng đắn những quy tắc, quy luật logic học

Nhưng đối với những người làm việc trong đời sống tri thức thì tư duy logic

đòi hỏi phải có trình độ cao hơn Những người làm khoa học bắt buộc phải có tư

duy logic ở tầm không mắc lỗi logic và phân tích được về mặt logic học Nếu mắc lỗi logic thì không làm được khoa học Vấn đề và giả vấn đề mà lẫn lộn thì thật nguy hiểm Không biết lúc đó người ta sẽ phán đoán và suy lý ra những gì

Tuy nhiên, đối với học sinh ở trường phổ thông không thể dạy cho họ logic học để sau đó họ mới vận dụng các quy tắc và quy luật logic để suy nghĩ, lập luận Trái lại, ta có thể thông qua việc giải quyết những nhiệm vụ cụ thể mà tích lũy dần kinh nghiệm và đến một lúc nào đó sẽ tự tổng kết thành những quy tắc đơn giản thường dùng

Tư duy logic được sử dụng trong mọi lĩnh vực hoạt động nhận thức, cho nên phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh.[22]

1.2.4.4 Tư duy khoa học

Tư duy khoa học là giai đoạn cao, trình độ cao của quá trình nhận thức, được thực hiện thông qua một hệ thống các thao tác tư duy nhất định của các nhà khoa học (hoặc những người đang sử dụng các tri thức khoa học và vận dụng đúng đắn những yêu cầu của tư duy khoa học) với sự giúp đỡ của một hệ thống “công cụ" tư duy khoa học (như các ngôn ngữ và hình thức của tư duy khoa học) nhằm "nhào nặn các tri thức tiền đề, xây dựng thành những tri thức khoa học mới, dưới dạng những khái niệm, phán đoán, suy luận mới hoặc giả thuyết, lý thuyết, lý luận khoa học mới, phản ánh các khách thể nhận thức một các chính xác hơn, đầy đủ hơn, sáu sắc hơn, chân thực hơn

Quá trình phát triển của tư duy khoa học có thể chia thành ba giai đoạn chủ yếu: tư duy khoa học thời cổ đại tư duy khoa học giai đoạn từ thời Phục Hưng cho đến hết thế kỷ XIX và tư duy khoa học hiện đại từ đầu thế kỷ XX đến nay

Tư duy khoa học hiện đại đã ra đời từ cuối thế kỷ XIX, song khoa học hiện đại chỉ thực sự ra đời khi xuất hiện cuộc cách mạng vĩ đại trong khoa học tự nhiên đầu thế kỷ XX, mở đầu là thuyết lượng tử của Plank (1900) đến thuyết tương đối của Anhxtanh (1879-1955) và đặc biệt là cơ học lượng tử được xây dựng bởi Bohn, Heisenberg và nhiều người khác, trong những năm 20 Các lý thuyết khoa học vĩ đại này đã làm thay đồi căn bản lối suy nghĩ về tự nhiên, hình thành nên một phong cách tư duy khoa học mới, khác hẳn phong cách tư duy khoa học cổ điển Phong cách này ngày càng được định hình rõ nét và ảnh hưởng mạnh mẽ đến tất cả các ngành khoa học Ngày nay, nó được gọi là phong cách tư duy khoa học hiện đại

Biểu hiện đầu tiên của phong cách tư duy khoa học hiện đại là tính chưa hoàn tất, chưa đóng kín của các quan niệm khoa học mới Đó là sự từ bỏ các định đề tuyệt đối, "vĩnh cửu” và "cuối cùng" của tư duy khoa học cổ điển thay thế chúng bằng những nguyên lý, lý tưởng, quan niệm, sơ đồ khoa học mới rộng rãi hơn, tổng quát hơn nhiều, nhưng không phải là cuối cùng, vĩnh cửu và bất biến Tính chưa

đóng kín này đảm bảo cho tri thức khoa học hiện đại và nói chung là toàn bộ tư duy khoa học hiện đại luôn luôn được đổi mới, được bổ sung, chính xác hóa và đầy đủ thêm mãi

Thứ hai, phong cách tư duy xác suất, một phong cách tư duy không chỉ thịnh hành trong vật lý học mà còn thịnh hành trong hầu hết các khoa học, từ khoa học tự nhiên đến khoa học xã hội - nhân văn Bởi vì, khoa học ngày nay đã tiến sâu vào một thế giới mới Trong thế giới đầy biến động của các biến cố này, chỉ có các quan hệ xác suất của các biến cố là được xác định (đó là các quy luật thống kê), chứ không phải các biến cố được xác định Phong cách tư duy xác suất còn thể hiện trong các xu hướng phát triển không đơn trị, cũng như trong tính bất định của hiệu quả các nghiên cứu khoa học, nhất là khoa học cơ bản

Thứ ba, phong cách tư duy khoa học hiện đại còn thể hiện trong tính khác thường, tính "nghịch lý" của cách suy nghĩ mới, quan niệm mới Sự phát triển của khoa học hiện đại liên quan với những điều khác thường Chính thông qua việc đương đầu và giải quyết các nghịch lý này mà khoa học hiện đại đã có những bước phát triển nhảy vọt, có tính cách mạng, làm cho nó phát triển với tốc độ nhanh chưa từng có so với trước thế kỷ XX

Thứ tư, tư duy khoa học giờ đây ngày càng mang tính thực nghiệm Những sơ đồ thực nghiệm với các gương chiếu, các chùm tia sáng và các cabin thang máy, với sự hỗ trợ của các linh kiện điện tử, các tế bào quang điện, các máy gia tốc hạt, các thiết bị không gian và vũ trụ, đặc biệt là nhờ các máy tính điện tử, thực nghiệm đã biến đổi về chất, về nguyên tắc Thực nghiệm hiện đại đã được tự động hoá mạnh mẽ, điều đó dẫn tới chỗ rút ngắn rất nhiều thời gian tiến hành các chu trình đổi và xử lý các kết quả thực nghiệm Điều đó cũng có nghĩa là ngoài việc cải tạo các hình thức thực nghiệm truyền thống, khoa học hiện đại còn thiết lập được những hình thức thực nghiệm mới về nguyên tắc như thí nghiệm tưởng tượng, thực nghiệm mô hình và đặc biệt là các thực nghiệm mô hình trên máy tính điện tử, thực nghiệm toán học

Thứ năm, toán học hoá, tức quá trình xâm nhập của phương pháp nghiên cứu toán học vào các khoa học khác là một nét đặc biệt của phong cách tư duy khoa học hiện đại

Thứ sáu, một khía cạnh khác cũng rất đặc trưng của tư duy khoa học hiện đại là tính dự báo khoa học Thiếu những dự báo sẽ không thể phán quyết các khuynh hướng hiện đại của khoa học Trong khoa học hiện đại, giả thiết là điều kiện cho sự tiến bộ của những tri thức thiết thực, những giả thiết và dự báo này sẽ nâng cao tiềm lực tri thức của khoa học Hơn nữa "trước đây người ta muốn biết tương lai để biết điều gì không tránh khỏi sẽ đến Hiện nay người ta muốn biết tương lai để có thề thay đổi tương lai"

Cuối cùng, tính chất tồng hợp của phong cách hiện đại trong tư duy khoa học là đặc trưng quan trọng nhất, bao trùm nhất

Từ những nét đặc trưng nêu trên mà tư duy khoa học hiện đại có được một phong cách mềm dẻo, năng động và linh hoạt, giúp cho nó từ bỏ những gì quen thuộc, cứng nhắc trong các quan điểm , quan niệm, sơ đồ bất biến, "vĩnh cửu” và "cuối cùng" của tư duy khoa học cổ điển Trong điều kiện có được thông tin nhiều chiều, nhanh chóng và đầy đủ hơn, tính mềm dẻo của tư duy khoa học hiện đại càng được tăng cường, giúp cho nó tiến sâu hơn vào những bản chất sâu xa, phức tạp của hiện thực khách quan, với những kết quả ngày càng bất định, bất ngờ, song lại có một ý nghĩa động lực cao hơn rất nhiều so với tư duy khoa học cổ điển [22]

1.2.4.5 Tư duy vật lí

Tư duy vật lí là sự quan sát các hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối quan hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí, dự đoán các hệ quả mới từ các lí thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Các hiện tượng vật lí trong tự nhiên rất phức tạp, những định luật chi phối chúng lại rất đơn giản vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng Bởi vậy, muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những bộ phận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố, tốt

nhất là một nguyên nhân, một yếu tố Như thế, ta mới xác lập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lí dùng để đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng Muốn biết những kết luận khái quát thu được có thể phản ánh đúng thực tế khách quan không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn Để làm việc đó, ta phải xuất phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự doán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết quả khái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lí Việc áp dụng những kiến thức vật lí khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lí xẩy ra theo hướng có lợi cho con người, thỏa mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người Tư duy vật lí luôn gắn chặt với các hiện tượng, các định luật vật lí và các phương pháp nghiên cứu vật lí Tư duy vật lí là một bộ phận của tư duy khoa học.[22]

1.2.5 Các biện pháp phát triển tư duy của học sinh [22]

* Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của học sinh

Như trên đã phân tích, tư duy là quá trình tâm lí, diễn ra trong óc học sinh Tư duy chỉ thực sự có hiệu quả khi học sinh tự giác mang hết sức mình để thực hiện và bắt đầu khi trong đầu học sinh xuất hiện những câu hỏi mà chưa có lời giải đáp ngay, khi học sinh gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải gải quyết và một bên là trình độ kiến thức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới Lúc đó, học sinh vừa ở trạng thái tâm lí hơi căng thẳng, vừa hưng phấn khao khát vượt qua được khó khăn, giải quyết được mâu thuẫn, đạt được một trình độ cao hơn trên con đường nhận thức Ta nói học sinh đặt vào "tình huống có vấn đề"

Có thể tạo ra nhu cầu, hứng thú bằng cách kích thích bên ngoài như khen thưởng, sự ngưỡng mộ của bạn bè, gia đình, sự hứa hẹn một tương lai tươi đẹp, thực tế, xây dựng quê hương đất nước Nhưng sự kích thích này không được thường xuyên, bền vững và phụ thuộc nhiều vào hoàn cảnh của mỗi học sinh

Nhu cầu hứng thú có thể nảy sinh ngay trong quá trình học tập, nghiên cứu một môn học, một bài học khi học sinh đứng trước những tình huống nhận thức

- Những tình huống điển hình hay gặp trong dạy học vật lí là:

+ Tình huống phát triển: Học sinh đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải

quyết một phần, một bộ phận, một phạm vi hẹp, cần phải được tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng sang những phạm vi mới, lĩnh vực mới Phát triển hoàn thiện vốn kiến thức của mình luôn là niềm khao khát của tuổi trẻ Như Risa Fayman nói, đó cũng là con đường phát triển của khoa học Quá trình phát triển, hoàn thiện vốn kiến thức sẽ đem lại kết quả mới nhưng trong quá trình đó, vẫn có thể sử dụng những kiến thức, kĩ năng và phương pháp đã biết cho đến lúc gặp mâu thuẫn không thể giải quyết được bằng vốn hiểu biết cũ

+ Tình huống lựa chọn: Học sinh đứng trước một vấn đề có mang một số

dấu hiệu quen thuộc có liên quan đến những kiến thức hoặc nhiều phương pháp giải quyết đã biết, nhưng chưa biết chắc chắn có thể dùng kiến thức nào hoặc phương pháp nào sẽ mang lại kết quả chắc chắn Học sinh cần phải lựa chọn, thậm chí còn phải làm thử mới biết được cách nào đem lại kết quả như mong muốn

+ Tình huống bế tắc: Học sinh đứng trước một hiện tượng vẫn thường thấy

nhưng không hiểu vì sao, vẫn coi như một điều bí mật của tự nhiên Bây giờ, học sinh được giao nhiệm vụ phải tìm hiểu nguyên nhân, lí giải rõ ràng nhưng chưa biết dựa vào đâu

+ Tình huống ngạc nhiên bất ngờ: Học sinh đứng trước một hiện tượng xẩy

ra theo một chiều hướng trái với suy nghĩ thông thường, do đó kích thích tính tò mò, lôi cuốn sự chú ý của học sinh tìm cách lí giải, phải bổ sung hoàn chỉnh hoặc phải thay đổi quan niệm cũ sai lầm của mình

+ Tình huống lạ: Học sinh đứng trước một tình huống lạ có những nét đặc

biệt lôi cuốn sự chú ý và học sinh chưa thấy bao giờ

* Tăng cường sử dụng các phương tiện trực quan trong dạy học

Tư duy là dạng hoạt động tri thức diễn ra trong ý thức con người, có nguồn gốc thực tiễn Tư duy phản ánh hiện thực khách quan vào trong óc Tư duy có những quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính, sử dụng những tài liệu cảm tính, những kinh nghiệm thực tế, những cơ sở trực quan sinh động Vì vậy trong dạy học

giáo viên phải tăng cường sử dụng đồ dùng dạy học để cung cấp tài liệu cảm tính làm cơ sở cho nhận thức lí tính của học sinh

* Xây dựng một logic nội dung phù hợp với đối tượng học sinh

Sau khi chọn một yêu cầu thích hợp với nội dung khoa học, cần phải lựa chọn một con đường hình thành thích hợp Theo quan điểm hoạt động, dạy học là liên tiếp tổ chức cho học sinh tự lực hoạt động để giải quyết vấn đề, qua đó mà chiếm lĩnh kiến thức Bởi vậy, giáo viên cần phải phân chia một vấn đề lớn thành một chuỗi những vấn đề nhỏ hơn mà học sinh có thể tự lực giải quyết được với sự hướng dẫn cần thiết của giáo viên Trong chuỗi các vấn đề nhỏ ấy, có những vấn đề học sinh có thể vận dụng kiến thức, phương pháp đã biết để giải quyết và cũng có cả những vấn đề phải đòi hỏi kiến thức mới, phương pháp mới Trong chương trình và sách giáo khoa hiện nay, đã đưa ra một logic trình bày kiến thức phù hợp với trình độ chung của đa số học sinh trong cả nước Tuy nhiên, đối với mỗi đối tượng học sinh cụ thể ở từng vùng, từng trường, từng lớp giáo viên vẫn có thể và cần thiết tự hoạch định ra một con đường thích hợp với những nét riêng phù hợp với học sinh của mình để có thể đưa họ đến một mục tiêu đã quy định trong chương trình chung Xét về mặt này thì công việc của người giáo viên luôn luôn đòi hỏi một sự sáng tạo

* Rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy, những hoạt động nhận thức phổ biến trong học tập vật lí

Trong quá trình nhận thức vật lí, học sinh phải luôn luôn thực hiện các thao tác chân tay, các thao tác tư duy và các hoạt động nhận thức

Để cho học sinh có thể tự lực hoạt động nhận thức có kết quả và hoạt động với tốc độ ngày càng nhanh thì giáo viên luôn luôn phải có kế hoạch rèn luyện cho học sinh Những thao tác tư duy lại diễn ra trong đầu học sinh, nên giáo viên không thể quan sát được mà uốn nắn trực tiếp Mặt khác, học sinh cũng không thể quan sát được hành động trí tuệ của giáo viên mà bắt chước Bởi vậy, giáo viên có thể sử dụng những cơ sở định hướng sau để giúp học sinh có thể tự lực thực hiện những thao tác tư duy đó

- Giáo viên tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai đoạn, xuất hiện những tình huống bắt buộc học sinh phải thực hiện các thao tác tư duy và hành động nhận thức mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành được nhiệm vụ học tập

- Giáo viên đưa ra những câu hỏi để định hướng cho học sinh những thao tác tư duy hay phương pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp

- Giáo viên phân tích câu trả lời của học sinh, chỉ ra chỗ sai trong khi thực hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn cách sửa chữa

- Giáo viên giúp học sinh khái quát hóa kinh nghiệm thực hiện các suy luận logic dưới dạng những quy tắc đơn giản

* Tập dượt để học sinh giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp nhận thức của vật lí

Để rèn luyện tư duy vật lí cho học sinh thì tốt nhất là tập dượt cho học sinh giải quyết những nhiệm vụ nhận thức bằng chính những phương pháp của các nhà vật lí Việc hiểu và vận dụng được một phương pháp khoa học là một điều khó khăn hơn cả việc tiếp thu một định luật vật lí cụ thể Việc dạy cho học sinh phương pháp nhận thức khoa học tách rời khỏi quá trình nghiên cứu chính môn học đó là rất ít hiệu quả Trong chương trình hướng dẫn học sinh tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức vật lí, giáo viên làm cho học sinh hiểu nội dung của các phương pháp vật lí và sử dụng các phương pháp này ở những mức độ thích hợp, tùy theo trình độ của học sinh và điều kiện của nhà trường Sau một lần áp dụng phương pháp nhận thức cụ thể, giáo viên có thể giúp học sinh khái quát hóa thành một trình tự các giai đoạn của mỗi phương pháp, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức vật lí của học sinh Các phương pháp chủ yếu thường được sử dụng trong nghiên cứu vật lí là phương pháp quy nạp, phương pháp diễn dịch, phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình hoá, phương pháp tương tự

* Rèn luyện ngôn ngữ vật lí cho học sinh

Ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy Mỗi khái niệm vật lí được biểu đạt bằng một từ, mỗi định nghĩa, định luật vật lí được phát biểu bằng một mệnh đề, mối suy luận gồm nhiều phán đoán liên tiếp Tuy kiến thức vật lí rất đa dạng nhưng

những cách phát biểu các định nghĩa, quy tắc, định luật vật lí cũng có những hình thức chung nhất định, giáo viên có thể chú ý rèn luyện cho học sinh quen dần

Để mô tả một loạt các hiện tượng, cần những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trưng của loại hiện tượng đó

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Từ những phân tích trên, chúng tôi có thể tóm tắt chương I như sau:

Muốn phát triển tư duy cho học sinh trong học tập phải chú ý thực hiện các vấn đề : - Giáo viên đặt học sinh vào "tình huống có vấn đề" để lôi cuốn học sinh làm cho học sinh có hứng thú học tập, kích thích tính tò mò, lòng ham hiểu biết của học sinh

- Lựa chọn một con đường thích hợp với nội dung bài dạy, với trình độ của học sinh để học sinh có thể tự lực giải quyết vấn đề

- Giáo viên luôn luôn có kế hoạch rèn luyện cho học sinh để cho học sinh có thể tự lực thực hiện các thao tác tư duy như giáo viên tổ chức quá trình học tập ở từng giai đoạn, đặt ra những câu hỏi định hướng cho học sinh rồi giáo viên phân tích câu trả lời của học sinh, chỉ ra chỗ sai và cách sửa chữa Cuối cùng giúp cho học sinh biết khái quát kinh nghiệm

- Tạo điều kiện cho học sinh thực hiện các thao tác tư duy trong quá trình hoạt động nhận thức bằng các phương pháp vật lí

- Rèn luyện ngôn ngữ cho học sinh thông qua các hiện tượng vật lí, quá trình vật lí, các khái niệm, định nghĩa, định luật,…

Chương 2

XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC THUYẾT VỀ ÁNH SÁNG (vật lí 12 nâng cao) THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

TƯ DUY CHO HỌC SINH

2.1 Một số vấn đề về thuyết vật lí 2.1.1 Khái niệm thuyết vật lí

Thuyết vật lí là một hệ thống những tư tưởng, định luật, lí thuyết được diễn đạt bởi các nguyên lí hay phương trình toán học và phản ánh bản chất của một lĩnh vực nhất định của hiện tượng vật lí Các định luật lí thuyết phản ánh sự trừu tượng cao, sự lí tưởng hóa các phương trình và hiện tượng vật lí ở mức tổng quát và sâu sắc [11]

2.1.2 Cấu trúc của thuyết vật lí

* Cơ sở của thuyết vật lí:

Sự ra đời của một thuyết vật lí thường được bắt đầu từ khi xuất hiện những sự kiện mới không giải thích được bằng hệ thống lí thuyết cũ Những sự kiện mới đó xuất hiện một cách rời rạc, ít ỏi, đặc biệt là chúng mâu thuẫn với đặc điểm của thuyết cũ đã biết Mâu thuẫn này được các nhà bác học phân tích, kiểm tra kĩ lưỡng và bổ sung những sự kiện mới nữa Những sự kiện mới này được sắp xếp tạo thành cơ sở vững chắc cho sự ra đời của một thuyết mới Đó là cơ sở thực nghiệm của thuyết Thành phần cơ bản nhất của cơ sở thực nghiệm là những thí nghiệm nền tảng, trong đó bộc lộ rõ sự mâu thuẫn giữa hiện tượng mới và lí thuyết cũ Bên cạnh cơ sở thực nghiệm, còn có cơ sở kinh nghiệm của thuyết Đó là những kinh nghiệm mà người nghiên cứu đã tích lũy được trong khi làm việc, sử dụng những tư tưởng, quan niệm, ý kiến, kĩ thuật có liên quan đến thuyết cũ Cơ sở thực nghiệm và cơ sở kinh nghiệm đó buộc ta phải từ bỏ hệ thống lí thuyết cũ, đồng thời cũng tạo ra khả năng chín muồi để đưa ra một thuyết mới thay thế cho thuyết cũ

Những sự kiện thực nghiệm mới phải được mô tả bằng những khái niệm mới, những định luật thực nghiệm mới, cần phải thực hiện những phép đo các đại

lượng vật lí mới Những phép đo các đại lượng mới đó cũng là một phần của cơ sở thuyết vì nó cho phép ta đối chiếu lí thuyết với thực tế

Thông thường, để giải thích những định luật thực nghiệm, người ta đưa ra những mô hình lí tưởng như mô hình cấu trúc vật chất hay mô hình chức năng Những mô hình này có những tính chất cơ bản giống vật thật, chúng vận động theo những qui luật của vật thật Nhờ những mô hình lí tưởng mà ta có thể dự đoán được một số tính chất, hiện tượng mới

Như vậy, cơ sở của một thuyết vật lí gồm: Cơ sở thực nghiệm, cơ sở kinh nghiệm, các khái niệm, định luật thực nghiệm, các mô hình lí tưởng như mô hình cấu trúc, mô hình chức năng [16]

* Hạt nhân của thuyết vật lí:

Hạt nhân của thuyết vật lí là thành phần quan trọng nhất của một thuyết vật lí Nhờ hạt nhân này, người ta có thể giải thích được trọn vẹn những hiện tượng mới nằm trong cơ sở của thuyết và còn dự đoán được, giải thích được một lớp hiện tượng rộng rãi hơn mà ta gọi là những hệ quả của thuyết Hạt nhân của thuyết gồm: Những tư tưởng cơ bản, những định luật, nguyên lí cơ bản, những phương trình cơ bản, những hằng số cơ bản

Tư tưởng cơ bản của thuyết là những phán đoán chung nhất, tổng quát nhất về bản chất bên trong của các hiện tượng Nó cho phép ta giải thích được cơ chế của hiện tượng, cấu trúc của sự vật Nó giúp ta xây dựng được mô hình của sự vật, hiện tượng Tư tưởng cơ bản của thuyết chi phối toàn bộ quá trình xây dựng thuyết Nó làm cho thuyết mới một màu sắc đặc biệt, khác hẳn các thuyết cũ Có thể coi tư tưởng cơ bản như một trụ cột của thuyết Các định luật cơ bản là những định luật biểu thị mối liên hệ giữa các hiện tượng mới chủ yếu nằm trong cơ sở của thuyết Các định luật này được diễn tả dưới dạng các phương trình toán học liên kết các đại lượng vật lí mới với nhau

Các phương trình cơ bản của thuyết có thể xem như những mô hình toán học của thuyết Trong các phương trình cơ bản của thuyết vật lí, thường chứa những hằng số cơ bản như vận tốc ánh sáng c, lượng tử tác dụng h, điện tích của electron e,

hằng số hấp dẫn G, hằng số Bôndơman k Việc đưa ra những hằng số cơ bản này vào một thuyết vật lí là thể hiện cụ thể việc vận dụng tư tưởng cơ bản của nó vào thực tế.[16]

* Những hệ quả của thuyết:

Những hệ quả của thuyết là tất cả những hiện tượng mà thuyết có thể giải thích được, những định luật mới suy ra từ những định luật cơ bản của thuyết, những giả thuyết khoa học mới xây dựng được, những hiện tượng mới dự đoán được Các thuyết vật lí phải có khả năng làm cho nhận thức của ta rộng hơn, sâu hơn, bản chất hơn, bao hàm một lớp hiện tượng lớn hơn nhiều so với những cơ sở của thuyết Từ hạt nhân của thuyết, muốn suy ra được những hệ quả, ta phải thực hiện các phép suy luận logic và những suy luận toán học Nhờ những suy luận toán học này mà các thuyết vật lí không những tiên đoán được mặt định tính mà cả mặt định lượng của hiện tượng.[16]

H2.1 Sơ đồ cấu trúc của một thuyết vật lí HẠT NHÂN

+ Tư tưởng cơ bản + Định luật cơ bản + Mô hình toán học + Các hằng số cơ bản

CƠ SỞ - Các định luật thực nghiệm - Các khái niệm cơ bản

- Các đại lượng vật lý và các quy tắc đo

2.1.3 Vai trò của thuyết vật lí

Thuyết vật lí phản ánh sự trừu tượng hóa và khái hóa rất cao các quá trình và hiện tượng của thế giới tự nhiên Thuyết vật lí xuất phát từ thực tiễn khoa học, được hình thành trên cơ sở khái quát hóa rất nhiều các sự kiện thực nghiệm, các khái niệm, các định luật, giả thuyết khoa học, các đối tượng vật lí được lí tưởng hóa, các mô hình vật chất Thực chất vừa là nơi xuất phát, vừa là nơi kiểm nghiệm thuyết vật lí Vậy thuyết vật lí có tác dụng rất lớn trong việc mở rộng phạm vi nhận thức của học sinh, tạo điều kiện giải thích các hiện tượng vật lí, kích thích hứng thú học tập và phát triển năng lực trí tuệ

Thuyết vật lí có tính chất chung, phản ánh bản chất, nguyên nhân sâu xa qui định mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng trong sự vận động, biến đổi của chúng Thuyết vật lí đã gắn các kiến thức vật lí lại thành một hệ thống chặt chẽ Trong từng thời kì, các học thuyết vật lí cho phép ta hình dung được thế giới vật chất một cách tổng quát Thời các thuyết của Galile, Niuton đã hình thành bức tranh cơ học cổ điển, các thuyết thời Macxoen, nêu ra bức tranh điện động lực và với hệ thống lí thuyết của Anhxtanh- Planxk-Bo đã hình thành bức tranh lượng tử và trường về thế giới vật chất

Thuyết vật lí có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự phát triển của vật lí học Nó không chỉ giúp giải thích các hiện tượng mà còn cho phép tiên đoán được nhiều hệ quả, dự đoán được nhiều hiện tượng mới Thuyết vật lí góp phần làm phong phú vốn tri thức của loài người và thúc đẩy khoa học ngày càng phát triển.[11]

2.1.4 Đặc điểm của thuyết vật lí.[22] 2.1.4.1 Tính thực tiễn

Các thuyết vật lí dù có tính chất lí thuyết, tính khái quát cao đến đâu chăng nữa, bao giờ cũng được xây dựng trên một cơ sở thực nghiệm nhất định Mặt khác, một thuyết vật lí chỉ có giá trị khi từ thuyết đó có thể rút ra được những hệ quả phù hợp với thực tiễn, được kiểm tra bằng thí nghiệm

2.1.4.2 Tính trừu tượng

Các thuyết vật lí tuy được xây dựng trên cơ sở thực nghiệm nhưng chúng là sự khái quát hóa, sự lí tưởng hóa các kết quả của những thí nghiệm thực Chính nhờ