Sự cần thiết của việc sử dụng phương pháp tương tự trong dạy học Vật lí

8. Những chữ viết tắt trong đề tài

2.5.1. Sự cần thiết của việc sử dụng phương pháp tương tự trong dạy học Vật lí

Quá trình hướng dẫn HS giải quyết các vấn đề học tập phỏng theo những cách mà các nhà khoa học đã sử dụng đòi hỏi phải cho HS làm quen với phương pháp tương tự, một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu Vật lí.

Trong quá trình HS sử dụng phương pháp tương tự để giải quyết các vấn đề học tập, HS được rèn luyện một loạt các thao tác tư duy, được phát triển niềm tin vào mối liên hệ

có tính khái quát, có tính quy luật của các sự vật, hiện tượng tự nhiên đa dạng và phong phú.

Việc sử dụng phương pháp tương tự góp phần nâng cao hiệu quả giờ học thể hiện trước hết ở tính sâu sắc, tính hệ thống của các kiến thức vì nó tạo ra điều kiện cho HS liên kết cái chưa biết với cái đã biết, phát hiện những mối liên hệ giữa các hệ thống khác nhau ở các phần khác nhau của Vật lí cũng như những dấu hiệu giống nhau và khác nhau của

chúng.

Việc sử dụng PPTT còn làm cho HS dễ hình dung các hiện tượng, quá trình Vật lí

không thể quan sát trực tiếp được (ví dụ: Sử dụng dao động của con lắc lò xo để trực

quan hóa quá trình xảy ra và sự biến đổi của các đại lượng Vật lí trong mạch dao động

điện LC), dễ hiểu hơn các khái niệm trừu tượng (ví dụ: Sử dụng sự tương tự giữa dòng

điện và dòng nước chảy để minh họa các khái niệm dòngđiện và hiệu điện thế).

Điều kiện dạy học ở trường phổ thông (thời gian, tình trạng thiết bị) nhiều khi chỉ cho phép đề cập sâu một đối tượng (vật đại diện) rồi sử dụng SLTT rút ra các kết luận cho đối tượng khác tương tự với nó.

Ví dụ: Các kết luận về tính chất của chất khí đứng yên phần lớn được suy luận từ các

kiến thức thu được qua nghiên cứu các tính chất của chất lỏng đứng yên và không phải

kết luận nào cũng có thể kiểm tra được bằng các dụng cụ thí nghiệm hiện có ở trường phổ thông. Đó cũng là một trong những lí do mà thủy tĩnh học và khí tĩnh học đư ợc đề cập song song trong chương trình Vật lí ở các nước.

Vì những lí do nêu trên, sự tương tự và PPTT là đối tượng của dạy học Vật lí ở trường

phổ thông.

2.5.2. Các khả năng sử dụng sự tương tự và phương pháp tương tự trong DHVật lí

Có thể sửdụng sự tương tự ở các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học, nhưng có

giá trị hơn cả là việc sử dụng PPTT để xây dựng kiến thức mới, ngay cả trong những trường hợp mà điều kiện thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thông chưa cho phép kiểm tra

các giả thuyết rút ra bằng SLTT.

Ví dụ như: Sử dụng PPTT trong dạy học để xét các tính chất của ảnh qua thấu kính trên cơ sở sự tương tự của thấu kính và gương cầu ở lớp 12, để nghiên cứu dao động điện

dựa trên sự tương tự của nó với dao động cơ học ở lớp 12, để đề cập tính chất sóng của ánh sáng trên cơ sở sự tương tự của nó với sóng nước ở lớp 12, để nghiên cứu chuyển động tròn của chất điểm và chuyển động quay của vật rắn ở lớp 12 trung học chuyên ban A dựa trên các kiến thức mà học sinh đã biết về chuyển động thẳng.

Trong dạy học Vật lí, người ta cũng sử dụng PPTTđể xây dựng kiến thức mới, minh

họa các quá trình Vật lí không thể quan sát được hoặc hệ thống hóa kiến thức.

Ví dụ:

Dao động con lắc lò xo và mạch dao động LC tuy khác nhau về bản chất nhưng có sự tương tự về các đại lượng đặc trưng cho sự dao động. Dựa vào PPTT ta có thể so sánh ta

có thể hiểu rõ và nắm chắc hơn kiến thức nội dung này.

Hiện tượng khác nhau nhưng quá trình xảy ra lại

giống nhau.

Dao động cơ So sánh Dao động điện LC

Sự chuyển hóa tuần

hoàn giữa thế năng

của lò xo và động năng của vật.

Sự chuyển hóa năng lượng.

Sự chuyển hóa tuần

hoàn giữa năng lượng điện và năng lượng từ.

Các đại lượng tương đương - Thế năng của lò xo: 2 2 kx Wt  - Động năng của vật: 2 2 mv Wđ  Các dạng năng lượng.

- Năng lượng điện trường trong tụ điện:

C q Wc 2 2 

- Năng lượng tử trong

cuộn dây: 2 2 i L L W  m k   Tần số LC 1  

Sự chuyển hóa cơ năng thành nội năng

do ma sát.

Nguyên nhân tắt

dần

Sự chuyển hóa năng lượng điện từ thành nội năng do điện trở. Cấu trúc lý thuyết giống nhau 0 2 ''  x x  ) cos( ) (t  A t x ) sin( . ) (t V0 t v x t a( )2 Phương trình dao động: Nghiệm: 0 2 '' q q  ) cos( . ) (t q0 t q ) sin( . ) (t I0 t i C t q t u( ) ( )

2.5.3. Một số yêu cầu khi sử dụng sự tương tự và phương pháp tương tự

Phương pháp tương tự sử dụng trong dạy học Vật lí nhìn chung cũng có các giai đoạn cơ bản như đã nêuở trên. Việc thực hiện các giai đoạn của PPTT nhiều khi kéo dài trong một số bài học. Yêu cầu cao nhất đối với việc sử dụng PPTT trong dạy học là: HS phải được tự lực cao ở mức có thể được trong tất cả các giai đoạn của PPTT, ngay cả ở giai đoạn lựa chọn đối tượng đang nghiên cứu.

Việc đề cập sự tương tự không phải lúc nào cũng như sự diễn ra trong lịch sử phát

triển Vật lí. Việc lựa chọn đối tượng so sánh, mức độ nông sâu của sự tương tự được đề

cập trong dạy học phụ thuộc không những vào cấu trúc và nội dung của chương trình học

tập mà còn phụ thuộc vào đặc điểm lứa tuổi của HS. Mặc dù vậy. đối tượng đem so sánh

Điều kiện cơ bản cho việc sử dụng PPTT đạt kết quả là HS phải có vốn hiểu biết về đối tượng đem so sánh từ những bài học t rước, từ kinh nghiệm sống hoặc dễ hình dung

đối với HS tuy mới tiếp xúc lần đầu.

Khi sử dụng sự tương tự, phải làm sáng tỏ phạm vi của sự tương tự, phát hiện không

những các dấu hiệu giống nhau mà còn cả những dấu hiệu khác nhau; đặc biệt là dấu hiệu khác nhau cơ bản để phân biệt chúng với nhau. Nhờ vậy, việc sử dụng sự tương tự sẽ

giúp hiểu sâu hơn các đối tượng đem so sánh và tránh được việc rút ra kết luận sai lầm.

Ví dụ:

+ Trong việc sử dụng sự tương tự giữa lực đàn hồi và lực liên kết phân tử, phải nhấn

mạnh với học sinh: Đây chỉ là sự minh họa cho dễ hiểu, chứ kích thước của các hạt nhỏ hơn rất nhiều hai quả cầu dù nhỏ đến mấy, lực giữa các hạt không phải là lực đàn hồi của

lò xo và cũng không phải chỉ có hai hạt.

+ Khi sử dụng sự tương tự giữa dòngđiện và dòng nước chảy, dần dần phải cho học

sinh rõ: Có một loạt các hiện tượng điện không có sự tương ứng ở dòng nước chảy như:

Dòng điện có thể là dòng chuyển động của các điện tích dương và điện tích âm, xung

quanh dây dẫn có dòng điện chạy qua tồn tại từ trường, các điện tích chuyển động trong

từ trường thì chịu tác dụng của lực Lorenxơ… Qua đó, HS sẽ hiểu hơn về dòngđiện và phạm vi của sự tương tự giữa dòngđiện và dòng nước chảy.

+ Khi sử dụng sự tương tự giữa dao động cơ học và dao động điện, bên cạnh việc nêu những sự giống nhau về các đặc trưng, quy luật biến đổi theo thời gian của các đại lượng tương ứng, cần chỉ ra rằng: Hai loại dao động này có bản chất Vật lí hoàn toàn khác nhau

(dao động cơ học là chuyển động của một vật nặng tuân theo định luật Niutơn, dao động điện là quá trình biến đổi của điện tích trong mạch điện tuân theo các định luật điện từ): trong trường hợp dao động cơ học của con lắc lò xo, lyđộ x có thể quan sát trực tiếp được, cònở dao động điện, sự biến thiên tuần hoàn của hiệu điện thế u và dòngđiện i chỉ

có thể nhận biết nhờ các máy đo điện, trong đó có dao động ký điện tử.

Phải lưu ý cho HS: Những kết luận rút ra bằng SLTT chỉ có tính chất giả thuyết, phải được kiểm tra ở bản thân đối tượng đang nghiên cứu thông qua thực nghiệm.

Chương 3.BỒI DƯỠNG HỌC SINH NĂNG LỰC TỰ HỌC TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

3.1. KHÁI NIỆM NĂNG LỰC

“Năng lực là những thuộc tính tâm lý riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một loại hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao ”. [5, tr 128]

Người có năng lực về một mặt nào đó thì không phải nỗ lực nhiều trong quá trình công tác mà vẫn khắc phục được những khó khăn một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn

những người khác hoặc có thể vượt qua được những khó khăn mới mà nhiều người khác không vượt qua được.

Năng lực gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng. Song kĩ năng, kĩ xảo liên quan đến việc thực hiện một loại hành động hẹp, chuyên biệt, đến mức

thành thạo, tự động hóa, máy móc. Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác

nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn. Ví dụ: người có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện các phép đo lường thì có thể thực hiện nhanh chóng, chính xác các phép đo, khéo léo lắp

ráp các thiết bị để đo lường. Còn người có năng lực thực nghiệm thì ngoài việc thực hiện các phép đo, còn có việc thiết kế các thí nghiệm, xử lý các số liệu đo lường rút ra kết quả,

giải thích, đánh giá các kết quả đo được, rút ra kết luận khái quát.

3.2. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

Nguồn gốc phát sinh và quá trình phát triển năng lực là một vấn đề phức tạp, tuân theo

quy luật chung của sự phát triển nhân cách. Tâm lý học hiện đại cho rằng: “Con người mới sinh ra chưa có năng lực, chưa có nhân cách. Chính trong quá trình sống, học tập, lao động, giao lưu con người đã hình thành và phát triển nhân cách của mình. Sự hình thành và phát triển năng lực của con người chịu sự tác động của nhiều yếu tố trong đó có yếu tố sinh học, yếu tố hoạt động của chủ thể và yếu tố giao lưu xã hội.” [5, tr 129]

3.2.1. Yếu tố sinh học: Vai trò của di truyền trong sự hình thành năng lực

Di truyền là sự tái tạo ở trẻ em những thuộc tính sinh học đã có ở cha mẹ, là sự truyền

lại từ cha mẹ đến con cái những đặc điểm và những phẩm chất nhất định đãđược ghi lại

trong hệ thống gien. Những đặc điểm về giải phẫu sinh lý, nhất là về hệ thần kinh cao cấp

của con người được gọi là “tư chất”. Di truyền tạo ra những điều kiện ban đầu để con người có thể hoạt động có kết quả trong lĩnh vực nhất định. Tuy nhiên, di truyền không

thể quy định những giới hạn tiến bộ của xã hội loài người nói chung và của từng người

nói riêng.

Những đặc điểm sinh học mặc dù cóảnh hưởng đến quá trình hình thành tài năng, xúc

cảm, sức khỏe, thể chất của con người, nhưng nó chỉ tạo nên tiền đề của sự phát triển năng lực. Mặt khác, những tư chất được di truyền chỉ đặc trưng cho những lĩnh vực hoạt động hay sáng tạo cụ thể nào. Việc định hướng cụ thể này do các điều kiện xã hội cụ thể,

do trình độ phát triển của những loại hình sản xuất, khoa học, nghệ thuật…và n hất là do hoạt động sáng tạo của các cá nhân quyết định. Những tư chất có sẵn trong cấu tạo của

não, trong các cơ quan cảm giác, các cơ quan vận động và ngôn ngữ,…là điều kiện để

thực hiện có kết quả một lĩnh vực hoạt động cụ thể. Tuy nhiên, sự thành công trong lĩnh

vực đó phần lớn phụ thuộc vào hoàn cảnh thực tiễn, vào lao động học tập, rèn luyện cũng như vào việc tích lũy kinh nghiệm của cá nhân.

3.2.2. Yếu tố hoạt động chủ thể

Như đã nóiở trên, năng lực không có sẵn trong con người. Con người bằng hoạt động

của chính mình mà chiếm lĩnh những kinh nghiệm hoạt động của các thế hệ đi trước, biến thành năng lực của chính mình. Đặc biệt là về mặt khoa học, nghệ thuật, ngày nay trên thế giới có rất nhiều nhà khoa học, nghệ sĩ hoạt động rất thành công tron g một lĩnh vực nào đó mà một phần rất quan trọng là do đã tiếp thu được những kinh nghiệm sáng tạo

của biết bao thế hệ đi trước. Lịch sử nhân loại cho thấy các thiên tài về một lĩnh vực nào

đó trước hết là những người hoạt động rất say mê, tích cực, miệt mài, kiên trì, dồn hết

thời gian và tâm trí vào hoạt động đó. Nhiều nhà khoa học lỗi lạc đều cho rằng: “thiên tài, chính mươi chín phần trăm là do lao động, chỉ có một phần trăm là do bẩm sinh”.

[5, tr 130]

Tùy theo đặc điểm của loại hình hoạt động của con người mà các yếu tố bẩm sinh có

thể phát triển mạnh theo hướng này hay hướng khác hoặc có thể bị thui chột đi. Như vậy,

hoạt động của chủ thể có ý nghĩa quyết định đối với việc hình thành năng lực.

3.2.3. Yếu tố môi trường xã hội

Ta hiểu môi trường xã hội là hệ thống các quan hệ chính trị, kinh tế, tư tưởng,… được

thiết lập trong xã hội. Những bộ phận của môi trường thường có tác động mạnh mẽ đến con người là gia đình, trường học, bạn bè, người xung quanh, cơ sở sản xuất, văn hóa, thể thao,…

Mỗi con người đều hoạt động trong một môi trường xã hội nhất định. Môi trường góp

phần tạo nên động cơ, mục đích, phương tiện hành động và đặc biệt cho hoạt động giao lưu của mỗi cá nhân với xã hội mà nhờ đó, cá nhân thu được kinh nghiệm của xã hội lo ài

người, biến nó thành của mình. Cũng chính nhờ sự giao lưu với môi trường xã hội, con người mới biết hoạt động của mình có ý nghĩa như thế nào, có ích lợi ra sao, có phù hợp

với thực tế không…; từ đó, mà điều chỉnh hoạt động của mìnhđể mang lại hiệu quả ngày càng cao, năng lực ngày càng được phát triển. Ngay cả các nhà bác học về các ngành khoa học tự nhiên, phần lớn thời gian làm việc trong phòng thí nghiệm, hầu như cô lập

với xã hội bên ngoài thì những công trình sáng tạo của họ cũng có nguồn gốc từ sự tiếp

nối phải giải quyết những vấn đề mà trước họ chưa ai làm được và kết quả công việc của

họ cũng phải được xã hội kiểm tra, thừa nhận thì mới thực sự trở thành tài sản của nhân

loại, đáng được lưu truyền.

3.2.4. 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 con người (trong đó có năng lực) theo những yêu cầu của xã hội trong những giai đoạn lịch sử nhất định.

Sự hình thành và phát triển năng lực của HS lại 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 hoạt động đa dạng, phong

phú, cần thiết, tạo điều kiện phát triển những năng lực khác nhau ở trẻ em, phù hợp với