8. Những đóng góp mới của luận văn
1.4.2.3. Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí
học đã tiến những bước lớn và còn thâm nhập vào nhiều ngành khoa học khác.Tổng kết của Spaski đã nêu trên đây cho ta hiểu rõ bản chất của PPTN.
-Sự chuyển hóa của phương pháp nhận thức khoa học thành phương pháp dạy học
Bất cứ phương pháp khoa học nào cũng có thể chuyển hóa thành phương pháp dạy học nói chung thông qua các điều kiện của nhà trường. Phương pháp khoa học bộ môn đã dần dần chuyển hóa thành phương pháp dạy học bộ môn đó; trong sự chuyển hoá này, phương pháp khoa học dần dần biến đổi cho phù hợp với đặc điểm chủ thể học sinh và những điều kiện của quá trình dạy học.Như vậy phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu klhoa học vật lí có thể chuyển thành phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí.
1.4.2.3. Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí lí
Để có thể giúp học sinh 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 phương pháp thực nghiệm của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai đoạn sau[9].
+ Giai đoạn 1: Đặt vấn đề nhận thức.
Mục tiêu: HS xác định được câu hỏi cần phải trả lời trong bài học mới,phát biểu thành lời.
Biện pháp: GV nêu thí dụ, nêu bài tập, làm thí nghiệm, kể chuyện…một cách tự nhiên và hấp dẫn để đưa đến một tình huống: HS cần phải dự đoán diễn biến của một hiện tượng xảy ra trong những đều kiện nhất định nào đó, xác lập một quan hệ nào đó hoặc tìm nguyên nhân của hiện tượng nào đó. Các yêu cầu này HS không thể giải quyết được bằng tư duy tái hiện.
Gv hướng dẫn để HS nêu câu trả lời cho câu hỏi đặt ra mang tính khái quát, giả định, sơ bộ, chưa chắc chắn.
Biện pháp: GV hướng dẫn HS suy nghĩ dựa trên cơ sở: - Kinh nghiệm sống,
- Suy luận tương tự, - Suy luận diễn dịch,…
+ Giai đoạn 3: Suy ra hệ quả logic từ giả thuyết khoa học.
Mục tiêu: HS nêu ra được một hệ quả logic có thể kiểm tra bằng thí nghiệm. Biện pháp: Suy luận logic và suy luận toán học.
+ Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả logic.
Mục tiêu:
- Đề xuất được phương án thí nghiệm: dụng cụ, cách bố trí thí nghiệm, cách xử lý số liệu thí nghiệm.
- Tiến hành thí nghiệm thu thập kết quả, xử lý kết quả, đối chiếu với hệ quả. - Rút ra kết luận về sự phù hợp hay không phù hợp của hệ quả với thực nghiệm. Biện pháp: GV hướng dẫn HS xây dựng phương án thí nghiệm và tự lực tiến hành TNKT.
+ Giai đoạn 5: Hợp thức hóa kiến thức mới.
Mục tiêu: HS tự rút ra kiến thức mới, truyền đạt được nội dung kiến thức mới (phát biểu định nghĩa, định luật).
Biện pháp: HS phát biểu, Gv nhận xét, bổ sung chính xác hóa nội dung kiến thức mới.
+ Giai đoạn 6: Vận dụng kiến thức.
Mục tiêu: Hs nắm vững nội dung kiến thức mới ở mức độ vận dụng, phân tích tổng hợp, đánh giá.
Biện pháp:
- Vận dụng tập dượt: áp dụng để giải thích hiện tượng, giải bài tập đơn giản ngay trong bài học kiến thức mới.
- Vận dụng nâng cao: tiết học giải bài tập, tiết học về ứng dụng kỹ thuật của định luật mới. Xác định giới hạn ứng dụng của kiến thức mới.
1.4.2.4.Các mức độ sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí[9]
Nội dung của PPTN là rất phức tạp, đó là sự thống nhất biện chứng giữa tư duy lý thuyết và tư duy thực hành. Dạy học theo PPTN ở trường THPT không có tham vọng làm cho Hs hiểu và vận dụng trọn vẹn phương pháp này mà chỉ bước đầu cho HS làm quen với PPTN bằng cách HS trải qua toàn bộ các khâu của PPTN, hiểu được các giai đoạn chính, tham gia vào một số khâu và rèn luyện một số thao tác tư duy và thực hành vừa sức để họ có thể vận dụng PPTN giải quyết vấn đề nhỏ hợp với năng lực của HS phổ thông.
Trong đều kiện dạy học phổ thông nước ta hiện nay, việc HS tham gia vào toàn bộ các hành động của PPTN để xây dựng trí thức mới trong các bài học trên lớp là việc rất khó khăn. Điều này do sự hạn chế về thời gian, thiết bị dạy học chưa đầy đủ, mặt khác đối với một số tri thức vật lí phổ thông, việc tự lực đề xuất vấn đề, nêu giả thuyết, nêu PATN... là quá sức đối với đa số HS. Trong những trường hợp đó HS chỉ có thể chứng kiến các hành động này qua trình bày Gv mà không trực tiếp tham gia thực hiện. Chính vì vậy dạy học theo PPTN chỉ có thể thực hiện ở một số mức độ nhất định. Căn cứ vào sự tham gia trực tiếp của Hs vào các hành động của PPTN chúng tôi phâm làm 4 mức độ dạy học PPTN ở trường THPT như sau.
-Mức độ 1: Cung cấp cho HS nội dung của PPTN.Ở mức độ này HS được chứng kiến tất cả các giai đoạn của PPTN với các khái niệm “ vấn đề nhận thức”, “giả thuyết”, “ hệ quả logic”, “ thí nghiệm kiểm tra”, “kết luận” trong mối liên hệ hữu cơ giữa chúng ở mức độ đơn giản. Hs được biết về PPTN như một phương pháp quan trọng của vật lý học là con đường xây dựng hàng loạt định luật vật lý.
Việc HS trực tiếp tham gia thực hiện các hành động của PPTN ở mức độ này còn hạn chế, HS chỉ có thể tham gia vào một vài khâu trong trường hợp nội dung tri thức đơn giản(điều này chưa nhất thiết). Dạy học vật lý THPT cần phải
có một số bài dạy tường minh PPTN để tri thức về PPTN được nâng lên một bước về trình độ lý thuyết.
Yêu cầu dạy học PPTN ở mức độ 1:
- HS phải được chứng kiến tất cả các giai đoạn của PPTN và hiểu được PPTN là con đường cơ bản để thiết lập các quy luật vật lý.
- HS phải nắm được cấu trúc của PPTN bao gồm các hành động nào, thứ tự thực hiện các hành động, nghĩa là phải biết được sơ đồ cấu trúc của PPTN.
- Hs có thể thực hiện ở một vài khâu mà nội dung vật lý đơn giản và trang thiết bị cho phép.
- Biện pháp dạy tường minh PPTN cho HS. Bài học tường minh cho PPTN phải được lồng vào bài học xây dựng định luật, bài học phải đặt ra 2 yêu cầu, yêu cầu về nội dung định luật và yêu cầu về PPTN. Từ việc xây dựng định luật toát lên ý nghĩa phương pháp luận của tiến trình đó.HS khái quát thành phương pháp thiết lập định luật vật lí ở cuối bài.GV khái quát hóa, hợp thức hóa ra sơ đồ cấu trúc PPTN cho HS.
- Về thời gian: Kết hợp bài học trên lớp nghiên cứu định luật vật lý với bài thực hành, nghĩa là biến TN thực hành thành TN trực diện của HS để nghiên cứu định luật.
- Về thiết bị: Cần lựa chọn dạy tường minh nội dung tri thức cơ bản nào mà thiết bị dễ tìm, đơn giản có thể thực hiện trong điều kiện lớp học.
- Mức độ 2: Rèn luyện một số kỹ năng cơ bản, cần thiết, tối thiểu của PPTN SGK và chương trình hiện hành đang thực hiện mức độ này.
Nội dung dạy học PPTN ở mức độ 2: Hs được chứng kiến tất cả các giai đoạn của PPTN và trực tiếp tham gia làm các TNKT.
- Hoàn chỉnh kỹ năng đo lường trực tiếp các đại lượng: Chiều dài, thời gian, khối lượng, lực…..
- Hình thành kỹ năng tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn để:
+ Đo gián tiếp một số đại lượng vật lí: Vận tốc, gia tốc, lực ma sát, lực đàn hồi, hệ số ma sát, hệ số đàn hồi, động năng, thế năng, công….
+ Viết kết quả đo, đánh giá mức độ chính xác của phép đo.
+ Nghiệm lại định luật bằng thí nghiệm theo chỉ dẫn: Quy tắc hợp lực đồng quy, hợp lực 2 lực song song cùng chiều, định luật bảo toàn động lượng…. + Biện pháp: Chủ yếu thông qua các TN thực hành được tiến hành theo PPTN ở phòng TN. Hiện nay các trường THPT đang tích cực triển khai xây
dựng và sử dụng phòng học bộ môn theo yêu cầu triển khai SGK mới, các bài thực hành TN trong chương trình bắt buộc phải thực hiện ở trường phổ thông. - Đo lường là kỹ năng tối thiểu, cơ bản của PPTN, vì vậy dạy học PPTN phải cho HS thực hiện ngay.Trong điều kiện không có phòng bộ môn(vùng khó khăn) bằng cách cho HS bài tập về nhà đo đạc một số đại lượng , kích thước bàn học, thời gian đun sôi ấm nước, đường kính sợi dây điện nhỏ, sợi cước…..để họ thực hiện các phép đo cần thiết.
-Quan sát những quá trình, hiện tượng vật lí đơn giản, có thể rèn luyện những kỹ năng quan sát qua các TN biểu diễn và thực hành ở lớp, qua các bài tập TN và quan sát ở nhà.
-Ở mức độ này Hs nhất thiết phải thực hiện một số thao tác của TNKT trong PPTN, được biết về PPTN ở dạng một thể thống nhất, trong mối tác động qua lại giữa các hành động và thao tác tư duy.
Mức độ 3: HS được trải qua tất cả các giai đoạn của PPTN và tự lực thực hiện các giai đoạn: “ nêu dự đoán khoa học”, “ tiến hành thí nghiệm kiểm tra” và “ rút ra kết luận” về vấn đề nghiên cứu.
-Nội dung: HS phải hoàn toàn tự lực trong các giai đoạn: Lập PATN, lựa chọn dụng cụ đến việc tiến hành thí nghiệm và xử lí kết quả TN, rút ra kết luận. Căn cứ vào hệ quả logic, tự lực nêu PATN. Đây là mức độ nâng cao có sự nhảy vọt về chất trong hành động tư duy và thực hành của HS.
Biện pháp:
+ GV hướng dẫn để HS nêu dự đoán khoa học hoặc lựa chọn dự đoán. + GV đưa ra một PATN, cho Hs lựa chọn phương án khả thi tối ưu. + GV trình bày mẫu việc xây dựng PATN của các TN lịch sử.
+ Sử dụng các BTTN vật lí có tác dụng lớn trong việc hình thành và rèn luyện kỹ năng lập PATN nghiên cứu và tiến hành TN.
+ Chuyển một số TN thực hành thành TN nghiên cứu của HS.
Mức độ 4: HS tự lực nghiên cứu một số vấn đề nhỏ bằng PPTN. Đây là mức độ cao nhất của dạy học PPTN trong nhà trường. Để làm được điều này HS cần biết cách hoàn thành 3 mức độ đã nêu.
Nội dung: Hs giải quyết một bài tập do GV giao cho, bài tập mang tính nghiên cứu, tìm quy luật một sự phụ thuộc nào đó bằng TN, thiết kế chế tạo dụng cụ đo đơn giản, để đo đạc một đại lượng vật lí nào đó….
Biện pháp: Sử dụng các BTTN,…