8. Các chữ viết tắt trong luận văn
2.4. Phƣơng pháp tƣơng tự trong nghiên cứu Vật lí
2.4.1. Vai trò của phƣơng pháp tƣơng tự
Phƣơng pháp tƣơng tự có vai trò to lớn trong phƣơng pháp nhận thức khoa học cũng nhƣ trong hoạt động thực tiễn của con ngƣời.
Trong lịch sử phát triển của Vật lí học, sự tƣơng tự là một sự dẫn đƣờng cho sự nghiên cứu, cho phép xây dựng các mô hình, các lí thuyết mới, đề xuất những tƣ tƣởng mới. Quang hình học đƣợc xây dựng trên cơ sở sự tƣơng tự giữa tia sáng và chùm hạt. Quang học sóng đƣợc xây dựng trên cơ sở sự tƣơng tự giữa sóng ánh sáng và sóng cơ học. Mắc-xoen cũng đã sử dụng sự tƣơng tự với chuyển động của chất lỏng trong nghiên cứu về điện trƣờng và từ trƣờng. Các mô hình nguyên tử của Rudơpho và của Bo đều đƣợc xây dựng dựa trên sự tƣơng tự của hệ mặt trời và hệ nguyên tử…
Một ví dụ điển hình của việc sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự là việc xây dựng cơ học lƣợng tử. Ngƣời ta đã xây dựng cơ học sóng (một hình thức của cơ học lƣợng tử) xuất phát từ sự tƣơng tự cơ - quang, sự tƣơng tự giữa quang hình và cơ học cổ điển (ví dụ: Sự tƣơng tự giữa nguyên lí Fecma trong quang hình với nguyên lí tác dụng tối thiểu trong cơ học).
Quá trình so sánh tƣơng tự các đối tƣợng, ngay cả khi so sánh các đặc điểm bên ngoài không những giúp làm sáng tỏ các hện tƣợng ở nhiều lĩnh vực khác nhau, phát hiện đƣợc cái cụ thể, cái riêng mà còn giúp làm bộc lộ các đặc điểm bản chất và chung của một chuỗi các đối tƣợng, thâu tóm các mối quan hệ giữa chúng, tạo thành các đối tƣợng để từ đó khái quát hóa thành các nguyên lí. Các mối quan hệ, định luật càng có tầm khái quát thì càng phải sử dụng đến phƣơng pháp tƣơng tự.
2.4.2. Giới hạn của áp dụng suy luận tƣơng tự
Tuy nhiên, khi vƣợt quá phạm vi cho phép, suy luận tƣơng tự lại làm kìm hãm bƣớc tiến nhận thức của con ngƣời và do vậy, suy luận tƣơng tự dễ tạo ra những đƣờng mòn, những thói quen cản trở sự hình thành những tƣ tƣởng mới, những phƣơng pháp mới.
Ví dụ: Sự tƣơng tự giữa sóng ánh sáng và sóng cơ học có vai trò tích cực trong việc hình thành quang học sóng và điện động lực học nhƣng trong giai đoạn sau, sự tƣơng tự đó và khái niệm ête vũ trụ đã là trở ngại co sự phát triển thuyết tƣơng đối và thuyết lƣợng tử.
2.5.Phƣơng pháp tƣơng tự trong dạy học Vật lí
Quá trình hƣớng 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 phƣơng pháp tƣơng tự, một phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu Vật lí.
Trong quá trình HS sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự để giải quyết các vấn đề học tập, HS đƣợc rèn luyện một loạt thao tác tƣ duy, đƣợc phát triển niềm tin vào mối liên hệ có tính khái quát, có tính quy luật của các sự vật, hiện tƣợng tự nhiên đa dạng và phong phú.
Việc sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự góp phần nâng cao hiệu quả của giờ học thể hiện trƣớc hết ở tính sâu sắc, tính hệ thống của kiến thức vì nó tạo điều kiện HS liên kết cái chƣa biết với cái đã biết, phát hiện những mối liên hệ giữa các hệ thố ng khác nhau ở các phần khác nhau của Vật lí cũng nhƣ những dấu hiệu giống nhau và khác nahu của chúng.
Việc sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự còn làm cho HS dễ hình dung các hiện tƣợng, quá trình Vật lí không thể quan sát trực tiếp đƣợc, dễ hiểu hơn các khái niệm trừu tƣợng.
Điều kiện dạy học ở trƣờng phổ thông (thời gian, tình trạng thiết bị) nhiều khi chỉ cho phép đề cập sâu một đối tƣợng (vật đại diện) rồi sử dụng suy luận tƣơng tự rút ra các kết luận cho các đối tƣợng khác tƣơng tự với nó.
Vì những lí do nêu trên, sự tƣơng tự và phƣơng pháp tƣơng tự là đối tƣợng của phƣơng pháp dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông.
2.5.2. Các khả năng sử dụng sự tƣơng tự và phƣơng pháp tƣơng tự trong dạy học Vật lí Vật lí
Có thể sử dụng sự tƣơng tự ở các giai đoạn khác nhau của quá trình DH, nhƣng có giá trị hơn cả là việc sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự để xây dựng một kiến thức mới, ngay cả trong trƣờng hợp mà thiết bị thí nghiệm ở trƣờng phổ thông chƣa cho phép kiểm tra các giả thuyết rút ra bằng suy luận tƣơng tự.
Trong dạy học Vật lí, ngƣời ta cũng sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự để xây dựng một kiến thức mới, minh họa các quá trình Vật lí không thể quan sát đƣợc 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 nhƣng có sự tƣơng tự về các đại lƣợng đặc trƣng cho sự dao động. Dựa vào phƣơng pháp tƣơng tự ta có thể so sánh, ta có thể hiểu rõ và nắm chắc hơn nội dung kiến thức này.
Hiện tƣợng khác nhau nhƣng 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
Sự chuyển hóa năng lƣợng
Sự chuyển hóa tuần hoàn giữa năng lƣợng điện và năng lƣợng
năng của vật. từ.
Các đại lƣợng tƣơng đƣơng
- Thế năng của lò xo:
2 kx W 2 t - Động năng của vật: 2 mv W 2 đ Các dạng năng lƣợng - Năng lƣợng điện trƣờng trong tụ điện: 2C q W 2 C - Năng lƣợng từ trƣờng trong cuộn dây: 2 Li W 2 L m k ω Tần số LC 1 ω
Sự chuyển hóa cơ năng thành nội năng do ma sát.
Nguyên nhân tắt dần
Sự chuyển hóa năng lƣợng điện từ thành nội năng do điện trở.
Cấu trúc lí thuyết giống nhau 0 ω x'' 2x 2x 0 - t a ωt sin V t v ωt Acos t x Phƣơng trình dao động: Nghiệm: 0 ω q'' 2q C t q t u ωt sin I t i ωt Acos t q 0
2.5.3. Một số yêu cầu khi sử dụng sự tƣơng tự và phƣơng pháp tƣơng tự
Phƣơng pháp tƣơng tự sử dụng trong dạy học Vật lí nhìn chung cũng có các giai doạn cơ bản nhƣ đã nêu ở trên. Việc thực hiện các giai đoạn của phƣơng pháp tƣơng tự nhiều khi kéo dài trong một số bài học. Yêu cầu cao nhất đối với việc sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự trong dạy học là: HS phải đƣợc tự lực cao ở mức có thể đƣợc trong tất cả các giai đoạn của phƣơng pháp tƣơng tự, ngay ở cả giai đoạn lựa chọn đối tƣợng đã biết làm đối tƣợng so sánh với đối tƣợng đang nghiên cứu.
Việc đề cập sự tƣơng tự không phải lúc nào cũng phải diễn ra nhƣ trong lịch sử phát triển Vật lí. Việc lựa chọn đối tƣợng so sánh, mức độ nông sâu của sự tƣơng tự đƣợc đề cập trong dạy học phụ thuộc không những vào cấu trúc và nội dung của chƣơng trìn h học tập mà còn phụ thuộc đặc điểm lứa tuổi HS. Mặc dù vậy, đối tƣợng đem so sánh phải có ý nghĩa, chứ không phải mọi sự tƣơng tự.
Điều cơ bản cho việc sử dụng phƣơng pháp tƣơng tự đạt kết quả là HS phải có vốn hiểu biết về đối tƣợng đem so sánh từ những bài học trƣớc, từ kinh nghiệm sống hoặc dễ hình dung đối với HS tuy mới tiếp xúc lần đầu.
Khi sử dụng sự tƣơng tự, phải làm sáng tỏ phạm vi của sự tƣơng 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 tƣơng tự sẽ giúp hiểu sâu hơn các đối tƣợng đem so sánh và tránh đƣợc việc rút ra kết luận sai lầm. Phải lƣu ý cho HS: Những kết luận bằng suy luận tƣơng tự chỉ có tính chất tƣơng tự, phải đƣợc kiểm tra ở bản thân đối tƣợng nghiên cứu thông qua thực nghiệm
CHƢƠNG 3. LUYỆN TẬP HỌC SINH PHƢƠNG PHÁP TỰ HỌC TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THPT
3.1.Phƣơng pháp tự học
3.1.1. Phƣơng pháp tự học trong dạy học Vật lí
a/ Tự học
Trong quá trình học tập bao giờ cũng có tự học, nghĩa là tự mình lao động trí óc để tự chiếm lĩnh kiến thức. Tự học không có nghĩa là không cần đến sự trợ giúp của GV khi HS gặp khó khăn, không có sự tranh luận của HS với nhau. Sự giúp đỡ của GV có thể chia nhiệm vụ nhận thức thành những nhiệm vụ bộ phận vừa sức với HS, đƣa ra những nhận xét theo kiểu phản biện, nêu những câu hỏi định hƣớng trong quá trình làm việc của HS hoặc hƣớng dẫn HS xây dựng cơ sở định hƣớng khái quát các hoạt động khi làm việc với nguồn thông tin cụ thể (làm việc với bản đồ, đồ thị, thí nghiệm Vật lí) cở sở định hƣớng của quá trình xây dựng các loại kiến thức khác nhau (khái niệm về các sự vật khác nhau, hiện tƣợng Vật lí, khái niệm về đại lƣợng Vật lí, định luật, qui tắc và nguyên lí cơ bản, thuyết, ứng dụng Vật lí) cở sở định hƣớng của việc giải bài tập sau đó.
b/ Vai trò của việc đẩy mạnh phƣơng pháp tự học ở HS
Lâu nay ngƣời ta thƣờng quan niệm tự học là khi học ở nhà. Nhƣng thực sự việc tự học có phƣơng pháp phải bắt đầu từ trên lớp học. Không thể tách rời việc học ở lớp với việc học ở nhà. Trên lớp học, HS phải biết chú ý lắng nghe lời thầy giảng, tập trung tƣ tƣởng theo dõi một cách không thụ động, biết đề xuất những thắc mắc, những chỗ chƣa hiểu đƣợc rõ để thầy giải đáp, cùng với ngƣời thầy xây dựng bài giảng. Thầy chú ý phát huy năng lực của trò, trò biết tự phát huy để hƣởng ứng. Trò là chủ thể không phải nhân vật thụ động, tiếp thu máy móc. Nếu nói bí quyết học giỏi cũng bắt đầu từ đây. Đã từ lâu, các thầy giáo giảng dạy có kinh nghiệm cũng đã đề ra phƣơng pháp dạy và học đạt yêu cầu này.
Thời gian tự học ở nhà cũng rất quan trọng, đây là lúc HS có nhiều thời giờ suy ngẫm, đào sâu vấn đề, tiếp tục đề xuất những thắc mắc để thầy giải đáp, suy nghĩ liên hệ hoặc vận dụng vào thực tế. Việc học ở nhà còn phải làm tốt việc chuẩn bị trƣớc theo yêu cầu của từng bài giảng. Những HS xuất sắc thƣờng phải học theo cách này.
“Thay đổi phƣơng pháp học của HS đòi hỏi sự nổ lực, tâm huyết của GV và nhà trƣờng và phải xây dựng động cơ học tập đúng đắn cho các em, thì học mới s ay mê, thay đổi phƣơng pháp dạy và kiểm tra của GV nhất là đổi mới vấn đề thi cử, ra đề của các cấp có thẩm quyền vì ngƣời ta thƣờng nói: Dạy học, thi cử nhƣ thế nào thì HS học nhƣ thế. Vì thế những vấn đề trên phải làm đồng thời nhƣng không thể chờ đợi, trông chờ làm xong vấn đề này, mới làm vấn đề kia.
a) Mục tiêu của phƣơng pháp tự học
Mục tiêu dạy học không chỉ ở kết quả học tập cụ thể, ở những kiến thức, kĩ năng cấu thành, mà điều quan trọng hơn cả là ở bản thân việc học, ở khả năng tổ chức và
thực hiện quá trình học tập có hiệu quả của HS.
Mục tiêu dạy HS phƣơng pháp tự học chỉ đạt hiệu quả khi bản thân HS chủ động, tích cực, tự lực hoạt động và chỉ đƣợc sau một quá trình rèn luyện của HS.
3.1.2. Phƣơng hƣớng rèn luyện phƣơng pháp tự học
a/ HS cần nắm vững kiến thức của hệ thống phƣơng pháp học tập tích cực
Trong quá trình học tập, việc xác định mục đích, xây dựng động cơ, lựa chọn phƣơng pháp, hình thức tự học hợp lí là cần thiết. Song điều quan trọng là HS phải có hệ thống kĩ năng tự học. Điều này có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với HS, bởi lẽ muốn có kĩ năng tự học trƣớc hết phải có kĩ năng làm việc độc lập, trên cơ sở phát huy tính tích cực nhận thức để chiếm lĩnh hệ thống tri thức. Vì tri thức là sản phẩm của hoạt động, muốn nắm vững tri thức và vận dụng vào trong thực tế thì việc rèn luyện hệ thống kĩ năng tự học một cách thƣờng xuyên và nghiêm túc phải đƣợc chú trọng ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trƣờng.
Cạnh đó, HS cần vận dụng một cách sáng tạo các phƣơng pháp học tập tích cực với nhau nhƣ: Học nhóm, làm việc tập thể, thảo luận, làm thí nghiệm, nghiên cứu phát hiện vấn đề,…
Nhƣ vậy, để hoạt động học tập của HS đạt chất lƣợng và hiệu quả, HS phải có tri thức và kĩ năng tự học. Chính kĩ năng tự học là điều kiện vật chất bên trong để HS biến động cơ tự học thành kết quả cụ thể và làm cho HS tự tin vào bản thân mình, bồi dƣỡng và phát triển hứng thú, duy trì tính tích cực nhận thức trong hoạt động tự học của HS.
b/ Vận dụng các phƣơng pháp tự học vào chu trình tự học của HS Đó là một chu trình ba giai đoạn:
Giai đoạn 1 - Tự nghiên cứu: Ngƣời học tự tìm tòi, quan sát, mô tả, giải thích, phát hiện vấn đề, định hƣớng, giải quyết vấn đề, tự tìm ra kiến thức mới (chỉ mới đối với ngƣời học).
Giai đoạn 2 - Tự thể hiện: Ngƣời học tự thể hiện mình bằng văn bản, bằng lời nói, tự trình bày, bảo vệ kiến thức hay sản phẩm cá nhân ban đầu của mình, tự thể hiện qua sự đối thoại, giao tiếp với các bạn và thầy.
Giai đoạn 3 - Tự kiểm tra, tự điều chỉnh: Sau khi tự thể hiện mình qua sự họp tác trao đổi với các bạn và thầy, sau khi thầy kết luận, ngƣời học tự kiểm tra, tự đánh giá sản phẩm ban đầu của mình, tự sửa sai, tự điều chỉnh.
Chu trình tự nghiên cứu tự thể hiện tự kiểm tra, tự điều chỉnh “thực chất cũng là con đƣờng” phát hiện vấn đề, định hƣớng giải quyết, và giải quyết vấn đề của nghiên cứu khoa học.
Tự học có ý nghĩa to lớn đối với bản thân HS để hoàn thành nhiệm vụ học tập đối với chất lƣợng, hiệu quả của quá trình dạy học - đào tạo trong nhà trƣờng. Tự học là sự thể hiện đầy đủ nhất vai trò chủ thể trong quá trình nhận thức của HS. Trong quá trình đó, ngƣời học hoàn toàn chủ động và độc lập, tự lực tìm tòi, khám phá để lĩnh hội tri thức dƣới sự chỉ đạo, điều khiển của GV.
Để phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo của mình, HS cần tự rèn luyện phƣơng pháp tự học, đây không chỉ là một phƣơng pháp nâng cao hiệu quả học tập mà là mục tiêu quan trọng của học tập. Phƣơng pháp tự học sẽ trở thành cốt lõi của phƣơng pháp học tập.
3.1.3. Vai trò của GV trong việc rèn luyện cho HS phƣơng pháp tự học
Trong quá trình học tập có rất nhiều việc phải làm: Phát hiện vấn đề, thực hiện giải pháp đã đề xuất, xử lí kết quả thực hiện giải pháp, khái quát hóa rút ra kết luận mới và vận dụng kiến thức. Trong một loạt công việc đó GV cần tính toán xem với thời gian cho phép lên lớp, trình độ HS trong lớp thì việc đƣợc giao cho HS tự làm (tự làm ngay trên lớp hay ở nhà), việc gì cần sự trợ giúp của GV, còn việc gì GV cần phải cung cấp thêm thông tin để HS có thể hoàn thành. Trong mọi bài học, GV có thể tìm ra một vài