Để rèn luyện tư duy vật lý cho học sinh thì tốt nhất là tập dượt cho họ giải quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp của các nhà vật lý. Việc vận dụng được một phương pháp khoa học là một điều khó khăn hơn cả việc tiếp thu một định luật vật lý cụ thể.
Dựa theo những cách mà các nhà khoa học thường dùng để giải quyết các vấn đề khoa học kỹ thuật, có thể giải quyết vấn đề bằng các phương pháp sau [14].
Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết có ý nghĩa là thoạt đầu mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết, không thấy ngay mối quan hệ của nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luật hay một cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích, tổng hợp, so sánh để tìm ra dấu hiệu tương tự với cái đã biết. Kiểu hướng dẫn này thường gặp khi học sinh vận dụng kiến thức đã biết nhưng chưa có phương pháp, quy trình hữu hiệu.
Có ba trường hợp phổ biến sau:
- Hướng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vật lý. Nhiều khi ngôn ngữ sử dụng trong đời sống hằng ngày không giống như ngôn ngữ dùng trong các định luật, quy tắc vật lý. Nếu không chuyển được sang ngôn ngữ vật lý thì không thể nào áp dụng được những quy luật, quy tắc đã biết.
Ví dụ: Giải thích vì sao ngồi trên xe đang chạy mà hãm phanh đột ngột, người lại ngả về phía trước. Mới nghe không thấy có định luật vật lý nào nói đến “xe đang chạy” “ngã” và “hãm phanh đột ngột”, khi ta phân tích kỹ ý nghĩa của các cụm từ này, học sinh dễ nhận ra dấu hiệu quen thuộc của quán tính. Hiểu theo ngôn ngữ vật lý như thế, học sinh sẽ giải thích được hiện tượng.
- Hướng dẫn học sinh phân tích một hiện tượng vật lý phức tạp chi phối bởi nhiều nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, một định luật đã biết.
- Hướng dẫn học sinh phân chia quá trình diễn biến của hiện tượng thành nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết.
Ba kiểu hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết nêu trên có tác dụng rất tốt để chuẩn bị cho học sinh tìm tòi sáng tạo, vì trước khi sáng tạo ra cái mới thông thường người ta phải sử dụng tất cả những cái đã biết mà không thành công.
1.4.1.2. Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần
Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới, học sinh được giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ có tính quy luật mà trước đây học sinh chưa biết hoặc chưa biết đầy đủ.
Ở đây không thể hoàn toàn sử dụng những kiến thức đã biết với con đường suy luận logic để suy ra kiến thức mà đòi hỏi sự sáng tạo thực sự, một bước nhảy vọt trong nhận thức. Các nhà khoa học cho rằng trong tình huống này trực giác đóng vai trò quan trọng. Bằng trực giác (dựa trên kinh nghiệm và vốn hiểu biết), nhà khoa học dự
đoán một câu trả lời, một giải pháp cho vấn đề đặt ra rồi tìm cách kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết bằng thực nghiệm. Giáo viên không thể chỉ cho học sinh con đường đi đến trực giác mà học sinh phải tự thực hiện nhiều lần để có kinh nghiệm. Tuy nhiên, giáo viên có thể tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh tập dượt những bước nhảy đó bằng cách phân chia một bước nhảy vọt lớn trong khoa học thành các bước nhỏ nằm trong vùng phát triển gần của học sinh.
Thông thường trong khi tìm tòi giải quyết một vấn đề mới, học sinh không phải hoàn toàn bế tắc ngay từ đầu hoặc bế tắc trong toàn bộ tiến trình giải quyết vấn đề. Trong khi lập luận để giải quyết vấn đề có nhiều phần sử dụng kiến thức cũ, phương pháp cũ thành công, chỉ đến một phần nào đó mới bế tắc, đòi hỏi phải tìm cái mới thực sự.
1.4.1.3. Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát
Ở kiểu hướng dẫn này, giáo viên chỉ hướng dẫn học sinh xây dựng phương hướng chung giải quyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó do học sinh tự làm. Kiểu hướng dẫn này, đòi hỏi ở học sinh không những tính tự lực cao mà còn phải có vốn kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vững vàng và một số kinh nghiệm hoạt động sáng tạo.