Phương pháp thực nghiệm trong mục tiêu dạy học trường trung học

8. Các chữ viết tắt trong đề tài

2.2.1.Phương pháp thực nghiệm trong mục tiêu dạy học trường trung học

Nghị quyết trung ương 2 (khóa VIII) của Đảng đã chỉ rõ:

“Nhiệm vụ cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng những con người và thế hệ thiết thực gắn với lí tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội…có ý thức cộng đồng và tính tích cực của cá nhân làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kĩ năng thực hành giỏi…”

Cụ thể hóa mục tiêu đào tào con người mới theo Nghị quyết của Đảng, mục tiêu giáo dục Trung học Cơ sở và trung học Phổ thông nêu rõ: bồi dưỡng cho HS các phương pháp nhận thức đặc thù của Vật Lí học, trước hết là phương pháp thực nghiệm vật lí.

Học là nhận thức, là tìm tòi sáng tạo, vì vậy phương pháp nhận thức khoa học là hạt nhân của phương pháp dạy học đó. Do đó phương pháp thực nghiêm có những đặc điểm riêng làm cho việc sử dụng nó trong dạy học Vật Lí trở thành một giải pháp tổng hợp nhằm thực hiện có hiệu quả mục tiêu dạy học.

+ Phương pháp thực nghiệm giúp học sinh hình thành và hoàn thiện những phẩm chất tâm lí là nền tảng cho hoạt động sáng tạo. Phương pháp thực nghiệm dạy cho học sinh tìm tòi sáng tạo theo con đường và kinh nghiệm hoạt động sáng tạo mà các nhà khoa học đã trải qua, nó làm cho học sinh quen dần với cách suy nghĩ, làm việc theo kiểu Vật lí. Trong quá trình giải quyết những vấn đề đó, học sinh sẽ bộc lộ những nét đặc trung của hoạt động sáng tạo và đồng thời hình thành, hoàn thiện ở bản thân những phẩm chất tâm lí là nền tảng cho hoạt động sáng tạo.

+ Phương pháp cho phép gắn lí thuyết với thực tiễn. Thực tiễn được nói trong phương pháp thực nghiệm là các hiện tượng, các quá trình Vật lí được mô tả, được tái hiện qua các thí nghiệm do giáo viên hay chính học sinh tự làm. Việc học sinh trực tiếp đề xuất phương án và tiến hành thí nghiệm kiểm tra, trực tiếp quan sát các hiện tượng, làm việc với các thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo, giải quyết nhưng khó khăn trong thực nghiệm, tạo điều kiện cho các em nâng cao được năng lực thực hành, gần gũi hơn với đời sống và kĩ thuật, khái quát hóa các kết quả thực nghiệm, rút ra những kết luận có tính chất lí thuyết (như tính chất của sự vật, hiện tượng, quy luật diễn biến, quan hệ,…). Hoạt động nhận thức theo phương pháp thực nghiệm làm cho học sinh thấy được sự gắn bó mật thiết giữa lí thuyết và thực tiễn.

+ Phương pháp thực nghiệm là phương pháp tìm tòi giải quyết vấn đề, có thể áp dụng để giải quyết những vấn đề từ nhỏ đến lớn, rất sát với thực tiễn, ở mọi trình độ, không đòi hỏi vốn kiến thức quá nhiều. đối với yêu cầu dạy học xuất phát từ vốn kinh nghiệm của bản thân, phương pháp thực nghiệm lại cáng phù hợp hơn. Phương pháp thực nghiệm sẽ giúp các em giải quyết vấn đề trong học tập, trên cơ sở đó nắm vững kiến thức, kĩ năng, tích lũy kinh nghiệm, nắm vững phương pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn.

+ Việc áp dụng phương pháp thực nghiệm cho phép và rèn luyện cho học sinh nhiều năng lực. Nó tích cực hóa đến mức tối đa hoạt động nhận thức của học sinh, cho phép hình thành kiến thức sâu sắc và bền vững, tăng cường hứng thú đối với môn học. Nó thôi thúc trong học sinh một nhu cầu về hoạt động sáng tạo, bồi dưỡng cho các em cá tính sáng tạo.

Tuy nhiên do thời gian tiết học chỉ có 45 phút, thành phần học sinh của lớp học không cùng trình độ, có nguy cơ một bộ phận học sinh đứng ngoài những hoạt đông, vì các em không đủ khả năng giải quyết các yêu cầu. Ngoài ra phương pháp thực nghiệm không phải lúc nào cũng áp dụng được cho tất cả các kiểu bài học vật lí. Do đó trong dạy học, cần có sự lựa chọn và phối hợp chặt chẽ phương pháp thực nghiệm với các phương pháp khác một cách hợp lí

2.2.2. Các giai đoạn của PPTN trong dạy học Vật Lý.

a. Phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật Lý

Thực chất của phương pháp dạy học này là ở chỗ: GV tổ chức, chỉ đạo hoạt động HT của HS theo các bước tương tự như các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong quá trình sánh tạo khoa học để phát huy tính tích cực, tự giác, sáng tạo của HS trong quá trình lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc, vững chắc, đồng thời qua đó phát huy năng lực nhận thức sáng tạo của HS.

Tất nhiên khi áp dụng PPTN trong dạy học VL, GV phải sử dụng thí nghiệm (dưới dạng thí nghiệm biểu diễn của GV và của HS làm). Không sử dụng thí nghiệm thì không thể nói đến PPTN. Nhưng cũng cần lưu ý rằng, điều này không có nghĩa là hễ cứ có sử dụng thí nghiệm trong dạy học thì đã áp dụng PPTN như vừ nói ở trên. Bởi vì trong dạy học VL, thí nghiệm chỉ sử dụng như một phương tiện trực quan đơn thuần, chứ không phải là nó được thiết lập và thực hiện trong tiến trình nghiên cứu theo đòi hỏi của việc xác lập hoặc kiểm tra một giả thuyết nào đó. Việc sử dụng thí nghiệm như thế thì không phải theo tinh thần áp dụng PPTN của VL học.

b. Các giai đoạn của PPTN trong dạy học VL

Để giúp HS có thể bằng những hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm lĩnh được các kiến thức VL thì tốt nhất là GV phỏng theo PPTN của các nhà khoa học mà tổ chứ cho HS hoạt động theo các giai đoạn sau:

G

Giiaaiiđđooạạnn11:: LàLàmm nnảyảy ssiinhnh vvấnấn đềđề

Giáo viên tổ chức các tình huống học tập có vấn đề như: mô tả một hoàn cảnh thực tiễn, biểu diễn một vài thí nghiệm…trong đó có các mối quan hệ đáng chú ý, các biểu hiện bản chất hay quy luật phổ biến mà học sinh chưa ý thức được và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó. Tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được. Từ đó kích thích hứng thú học tập của học sinh [31].

G

Giiaaiiđđooạạnn22::XâXâyy ddựnựngg ddự ựđođoáánn

Giáo viên hướng dẫn, gợi ý cho học sinh xây dụng một câu trả lời dự đoán ban đầu dựa vào sự quan sát, vào kinh nghiệm bản thân, vào những kiến thức đã có…(ta gọi là xây dựng giả thuyết). Những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp lí nhưng chưa chắc chắn. Người giáo viên phải hướng dẫn các em dự đoán có căn cứ, giúp học sinh lập luận, loại trừ các dự đoán chưa có căn cứ vững chắc, chon lựa và xây dựng dự đoán hợp lí hơn cả [31]

G

Giiaaiiđđooạạnn33:: TTừ ừ ddự ựđođoáánn ssuuyy lluuậnận rrúútt rraa hhệ ệ qquuả ả llooggiicc ccóó tthhể ể kkiiểmểm ttrara đưđượợcc

Giả thuyết được nêu dưới dạng một phán đoán: đó là một nhận định có thể mang tính bản chất khái quát. Tính đúng đắn của giả thuyết cần được kiểm tra. Việc kiểm tra trực tiếp một nhận định khái quát thường không thể mà thay vào đó là kiểm tra hệ quả của nó. Hệ quả logic được suy luân từ giả thuyết trong phương pháp thực nghiệm phải thỏa mãn 2 điều kiện:

+ Tuân theo quy tắc logic hoặc toán học. + Có thể kiểm tra bằng thí nghiệm Vật Lí

+ Biểu thức toán học biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng Vật Lí nà những đại lượng này phải đo được trực tiếp (ví dụ: nhiệt độ, thể tích,…)

+ Một khẳng định tồn tại hay không tồn tại một hiện tượng nào đó có thể quan sát được trực tiếp hoặc quan sát gián tiếp qua sự biến đổi của một đại lượng Vật Lí nào đó.

Việc suy ra hệ quả logic có thể gồm một số trong các thao tác sau: phân tích, so sánh, đối chiếu, suy luận, suy diễn, cụ thể hóa.

G

Giiaaiiđđooạạnn44::ĐềĐề xxuuấtất vvàà ttiiếnến hhàànnhh tthhíí ngnghhiiệmệm đểđể kkiiểmểm ttrraa hhệ ệ qquuả ả ddự ựđođoáánn..

Đây là hành động đặc thù của phương pháp thực nghiệm. Trong giai đoạn này bao gồm các thao tác sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

a. Đề xuất phương án thí nghiệm

Ở thao tác này người giáo viên phải làm sao cho học sinh có thể tự do đề xuất các ý tưởng của mình, từ đó giáo viên có thể hướng dẫn, luyện tập để các ý tưởng đó ngày càng có căn cứ hơn và hiện thực hơn thì mới phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh.

b. Tiến hành thí nghiệm

Cần tổ chức cho học sinh tự lực tiến hành các thao tác thí nghiệm, thu thập và xử lí thông tin, rút ra kết quả. Ở thao tác này, các kĩ năng thực hành như: tính toán, lấy sai số, đánh giá độ chính xác của phép đo, vẽ đồ thị,… được rèn luyện [22]

G

Giiaaiiđđooạạnn55::RRúúttrraakkếtếtlluuậnận((hhợợpptthhứcứchhóóaakkếtếtqquuả ảnngghhiiêênnccứuứu))

Nội dung của giai đoạn này bao gồm:

- Tổ chức cho học sinh hoặc nhóm học sinh báo cáo kết quả nghiên cứu của mình (kết quả thí nghiệm, những nhận xét, đánh giá tính xác thực của dự đoán được kiểm tra) trước lớp.

- Tổ chức cho học sinh (các nhóm học sinh) trao đổi, tranh luận, đánh giá kết quả nghiên cứu của bạn, thí nghiệm có kiểm tra được đúng điều dự đoán không, cần bổ sung điều chỉnh thế nào.

- Giúp học sinh chuẩn xác hóa các kết luận, rút ra kiến thức. Nếu kết quả thí nghiệm khẳng định hệ quả logic tức là khẳng định tính chân thực của dự đoán (giả thuyết). Nếu kết quả thí nghiệm phủ định hệ quả logic thì phải kiểm tra lại thí nghiệm (bố trí đã hợp lí chưa, tiến hành đó đạc có gì sai,…) hoặc quá trình suy ra hệ quả logic có phạm sai lầm gì (về quy tắc logic hoặc toán học) hoặc là phải xem lại chính bản thân dự đoán (giả thuyết) để điều chỉnh, thậm chí phải thay đổi bằng dự đoán khác cho đến khi có sự phù hợp của kết quả thí nghiệm với hệ quả mới thì lúc đó dự đoán (giả thuyết) nêu ra mới thành chân lí khoa học (định luật, thuyết, định lí,…) [22]

Những bài học mà HS tham gia đầy đủ vào cả 5 giai đoạn trên không nhiều. Đó là những bài mà xây dựng giả thuyết không đòi hỏi một sự phân tích quá phức tạp và có thể kiểm tra giả thuyết bằng những thí nghiệm đơn giản sử dụng những dụng cụ đo lường mà HS đã quen thuộc. Ví dụ: các bài định luật về sự rơi tự do, định luật III của Newtơn, quy tắc momen về sự cân bằng của các vật quay quanh một trục, định luật Bôilơ – Mariôt, định luật phản xạ ánh sáng…

2.2.3. Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm cho học sinh

Trong điều kiện dạy học hiện nay ở nước ta, viêc học sinh tham gia vào toàn bộ các hành động của phương pháp thực nghiệm là việc rất khó khăn (do hạn chế về thời gian, thiết bị dạy học không đảm bảo, trình độ học sinh,…), do vậy dạy học phương pháp thực nghiệm chỉ có thể thực hiện ở một số những mức độ nhất định dựa vào mức độ tham gia của học sinh vào các hành động của phương pháp thực nghiệm.

Theo tác giả Phạm Thị Phú có 4 mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm ở trường phổ thông như sau [22].

- Mức độ 1:

Cung cấp cho học sinh nội dung của phương pháp thực nghiệm. Ở mức độ này học sinh được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm 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. Việc học sinh tham gia trực tiếp vào các hành động của phương pháp thực nghiệm ở mức độ này còn hạn chế, học sinh chỉ có thể tham gia một vài khâu trong trường hợp nội dung tri thức đơn giản. Tóm lại, ở mức độ này học sinh phải được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm, hiểu được phương pháp thực nghiệm là con đường cơ bản để thiết lập các quy luật vật lí, nắm được cấu trúc của phương pháp thực nghiệm gốm những hành động nào, thứ tự thực hiện các hành động. Học sinh có thể thực hiện ở một vài khâu mà nội dung vật lí đơn giản và trang thiết bị cho phép. Mức độ 1 có thể áp dụng đối với tất cả học sinh lớp 10 THPT.

- Mức độ 2:

Rèn luyện một số kĩ năng cơ bản, cần thiết tối thiểu của phương pháp thực nghiệm. Học sinh được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm và trực tiếp tham gia làm các thí nghiệm kiểm tra.

Một số kĩ năng cơ bản cần rèn luyện cho học sinh khi dạy học phương pháp thực nghiệm ở mức độ 2:

+ Kĩ năng đo lường trực tiếp các đại lượng: nhiệt độ bằng nhiệt kế… + Kĩ năng tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn.

+ Kĩ năng quan sát những quá trình, hiện tượng vật lí đơn giản.

Ở mức độ này nhất thiết học sinh phải thực hiện một số thao tác của “thí nghiệm kiểm tra” trong phương pháp thực nghiệm. Đây là mức độ áp dụng cho mọi học sinh lớp 10.

- Mức độ 3:

Học sinh được trải qua tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm và tự lực thực hiện giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” từ việc tự lập phương án thí nghiệm, xử lí kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận của thí nghiệm và rút ra kết luận vấn đề nghiên cứu. Để thực hiện mức độ này, học sinh phải trải qua mức độ 1, 2 và học sinh các lớp chuyên.

Ở mức độ này để giúp cho học sinh tự lực thực hiện được giai đoạn “thí nghệm kiểm tra” thì giáo viên có thể thực hiện theo các biện pháp sau:

+ Giáo viên nêu ra một số phương án thí nghiệm, cho học sinh lựa chọn phương án khả thi và tối ưu.

+ Giáo viên trình bày mẫu viêc xây dựng phương án thí nghiệm của các thí nghiệm lịch sử.

+ Ở mức độ 1, 2 phải làm cho học sinh thấy được cách lập luận, trừu xuất trong việc lập kế hoạch thí nghiệm.

+ Sử dụng các bài tập thí nghiệm vật lí để hình thành và rèn luyện kĩ năng lập phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm.

+ Chuyển một số thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm nghiên cứu của học sinh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

- Mức độ 4:

Học sinh tự lực nghiên cứu một số vấn đề nhỏ bằng phương pháp thực nghiệm. Đây là mức độ cao nhất của dạy học phương pháp thực nghiệm trong nhà trường và chỉ áp dụng đối với học sinh hoàn thành 3 mức độ trên và những học sinh thực sự có năng khiếu về vật lí.

Cụ thể của mức độ này là học sinh giải quyết một bài tập giáo viên giao cho, bài tập mang tính nghiên cứu, tìm quy luật một sự phụ thuộc nào đó bằng thí nghiệm, thiết kế chế tạo một dụng cụ thí nghiệm đơn giản để đo một đại lượng vật lí nào đó…

2.2.4. Những hoạt động của giáo viên và học sinh khi dạy học phương pháp thực nghiệm

2.2.4.1.Những hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh

Hoạt động học là hoạt động đặc thù cua con người nhằm tiếp thu những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy được, đồng thời phát triễn những phẩm chất năng lực của người học.

Theo lí thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc, gồm nhiều thành phần có quan hệ