8. Những chữ viết tắt trong đề tài
3.2.3. Các giai đoạn của PPTN
- Nhận biết các sự kiện khởi đầu, phát hiện vấn đề (nêu câu hỏi ).
- Xây dựng giả thuyết (câu trả lời dự đoán).
- Từ giả thuyết suy ra một hệ quả có thể kiểm tra trong thực tế ( có thể quan sát, đo lường được).
- Bố trí TN kiểm tra.
- Kết luận ( TN xác nhận hay bác bỏ giả thuyết). [8]
* Các pha của dạy học theo PPTN 3.3 PPTN trong dạy học VL 3.3.1. PPTN trong dạy học VL
- PPTN trong DH là PP sử dụng TN tuy nhiên không phải hễ cứ dùng TN trong DH là áp dụng PPTN. Bởi vì trong DHVL, TN được sử dụng có khi chỉ 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.
- Ở đây ta nói PPTN của quá trình sáng tạo khoa học được vận dụng vào quá trình DHVL. GV chỉ đạo, tổ chức HĐ học tập của HS theo các bước tương tự như các GĐ của PPTN trong quá trình sáng tạo khoa học, để phát huy tính tích cực, tự giác, sánh tạo của HS trong quá trình lĩnh hội kiến thức, làm HS lĩnh hội kiến thức một cách vững chắc, đồng thời qua đó góp phần phát huy năng lực sáng tạo của HS.
3.3.2. Các GĐ của PPTN trong DH VL.
GV phỏng theo PPTN của các nhà khoa học đẻ giúp HS tái tạo, chiếm lĩnh kiến thức VL bằng cách tổ chức cho HS HĐ theo các GĐ sau:
GĐ 1: GV sẽ biểu diễn một vài TN hay một hoàn cảnh thực tiễn rồi yêu cầu HS dự đoán hiện tượng, tìm nguyên nhân hay xác lập một mối quan hệ nào đó, tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà HS chưa trả lời được, cần phải tìm tòi, suy nghĩ mới trả lời được.
GĐ 2: Bằng cách gợi ý hay hướng dẫn GV sẽ giúp HS xây dựng một câu dự đoán ban đầu, HS phải dựa vào kinh nghiệm bản thân, những kiến thức đã có kết hợp với quan sát tỉ mĩ...( xây dựng giả thuyết). Nhưng dự đoán này có vẻ còn thô sơ, chưa chắc chắn.
Mô hình giả định trừu tượng Các hệ quả logic Những sự kiện khởi đầu
Kiểm tra hệ quả bằng thí nghiệm Pha 1
Pha 2
Pha 3
Trực giác Trực giác
GĐ 3: Từ giả thuyết suy luận toán học hay suy luận logic suy ra một hệ quả. Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng VL.
GĐ 4: Xây dựng và thực hiện một phương án TN để kiểm tra xem hệ quả dự đoán trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm không. Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu không thì phải xây dựng giả thuyết mới.
GĐ 5: HS ứng dụng kiến thức, vận dụng để dự đoán hay giải thích một số hiện tượng trong thực tiễn, nghiên cứu các thiết bị kĩ thuật. Thông qua đó một số trường hợp sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết.
* Các giai đoạn sáng tạo của phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu khoa học có thể được biểu diên bằng sơ đồ sau:
Đưa sự kiện Kinh nghiệm sống Quan sát tự nhiên Thực nghiệm, bài tập Kể truyện lịch sử Làm nảy sinh vấn đề
Đề xuất giả thuyết và suy luận logic từ giả thuyết
Dẫn đến hệ quả
Đề xuất giả thuyết và suy luận logic từ giả thuyết
Kiểm tra hệ quả bằng thí nghiệm
Thiết kế phương án thí nghiệm
Lập kế hoạch thí nghiệm
Bố trí thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm thu thập dữ liệu
3.3.3. Hướng dẫn HS HĐ trong mỗi GĐ của PPTN.
Trong chương trình VL THPT không có nhiều bài có thể áp dụng cả 5 GĐ trên. Chỉ có những bài mà việc xây dựng giả thuyết không đòi hỏi một việc phân tích quá phức tạp và có thể kiểm tra bằng các TN đơn giản sử dụng những dụng cụ đo lường mà HS đã quen.
Chẳng hạn như: Định luật về sự rơi tự do, định luật III Niutơn, qui tắc mômen về sự cân bằng của vật quay quanh một trục, định luật Bôilơ – Mariôt ...
Đối với trường hợp khó HS có thể sử dụng PPTN ở những mức độ khác nhau, thể hiện sự tham gia vào các GĐ của PPTN.
GĐ 1
Mức độ 1: GV mô tả hiện tượng xảy ra theo đúng tự nhiên. HS tự phát hiện vấn đề, nêu
câu hỏi để phát hiện những tính chất hay mối quan hệ cần nghiên cứu.
Ví dụ: GV cho HS quan sát hình ảnh ( hoặc nhớ lại ) hiện tượng sấm, sét...HS có thể hỏi
những câu: sấm, sét là gì ? tại sao lại có sấm, sét?
Mức độ 2: GV tạo ra một trường hợp đặc biệt làm xuất hiện một hiện tượng mới lạ, lôi
cuốn HS, gây ra sự ngạc nhiên, tò mò điều này làm HS cảm nhận vấn đề và nêu ra câu hỏi.
Ví dụ: Tại sao kim loại dẫn điện còn nhựa lại không dẫn điện ?
Mức độ 3: Một hiện tượng hay một vấn đề sẽ được GV nhắc lại và yêu cầu HS xem trong hiện tương hay vấn đề có chỗ nào chưa hoàn chỉnh cần nghiên cứu.
Ví dụ: Ở chương trình VL THCS ta đã biết thế nào là môi trường chân không. GV hỏi
HS vậy trong chân không có dòng điện không ? HS dựa vào hiểu biết về điện có thể đề xuất 2 câu hỏi mới: Bản chất của dòng điện đó ra sao ? Dòng điện đó có tuân theo định luật Ôm không ?
GĐ 2: Từ sự phân tích các hiện tượng thực tế đến việc dự đoán những mỗi quan hệ nêu trong các định luật là cả một nghệ thuật giống như Risa Fâyman từng nói “Các định luật VL có nội dung rất đơn giản, nhưng biểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp” do vậy cần phải làm cho HS quen dần.
Mức độ 1: Dự đoán định tính: Những dự đoán về nguyên nhân hay mối quan hệ chính
chi phối hiên tượng trong các hiện tượng thực tế phức tạp. Có thể có rất nhiều dự đoán mà ta phải lần lượt tìm ra cách bác bỏ.
Mức độ 2: Dự đoán định lượng: Những quan sát đơn giản khó có thể dự đoán về mối
quan hệ hàm số, định lượng giữa các đại lượng VL biểu diễn các đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng. Tuy nhiên các nhà VL nhận thấy rằng: Các mối quan hệ định lượng được biểu diễn bằng một ít ham số đơn giản như: Tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, hàm số bậc nhất, hai, hàm số lượng giác...Việc dự đoán định lượng có thể dựa trên một số cặp số liệu được biểu diễn trên đồ thị dự đoán mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng.
Ví dụ: Xác định mối liên hệ giữa 3 đại lượng thì thông thường giữ một đại lượng không
Mức độ 3: Quan sát chính xác, tỉ mỉ, một sự tổng hợp của nhiều sự kiện thực nghiệm, nếu không có điều kiện thực hiện ở lớp thì GV dùng PP kể chuyện lịch sử để giới thiệu các giả thuyết mà các nhà khoa học đã đưa ra đó là những đòi hỏi dự đoán.
Ví dụ: Thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại.
GĐ 3: Việc suy luận ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận toán học hay suy luận logic.
Ở phổ thông các suy luận này thường không quá khó.vì biểu hiện trong thực tế của các kiến thức VL rất phức tạp, cho nên điêu kiện khó khăn là hệ quả suy ra phải đơn giản có thể quan sát, đo lường được ở thực tế.
Mức độ 1: Hệ quả có thể quán sát, đo lường trực tiếp.
Ví dụ: Đo khối lượng m của chất tạo bám vào catôt, đo cường độ dđ I.
Mức độ 2: Hệ quả không quan sát trực tiếp bằng các dụng cụ đo mà phải tính toán gián
tiếp qua việc đo các đại lượng khác.
Ví dụ: Xác định đương lượng điện hóa k c A
n
Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lí tưởng. Có nhiều trường hợp hiện tượng thực
tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố không thể lọa trừ được, nhưng ta chỉ xét quan hệ giữa một số ít yếu tố. Do đó hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng.
Ví dụ: Dòng điện trong chân không ta không thể tạo ram một môi trường hoàn toàn không có hạt vật chất.
GĐ 4: Việc bố trí TN kiểm tra thực chất là tạo ra những điều kiện đã nêu trong việc suy
ra hệ quả.
Mức độ 1: TN đơn giản, HS biết cách sử dụng dụng cụ, thực hiện các phép đo.
Ví dụ: Tính khối lượng chất tạo thành ở catôt m 1.AIt
F n
, trong qua trình điện phân một dung dịch trong khoảng thời gian nhất định thì F, A ,n, t không đổi.
Mức độ 2: HS biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng bố trí TN chưa sát, GV phải giới
thiệu phương án làm để HS thực hiện.
Ví dụ: Cách tạo ra môi trường chân không trong ống: ta giảm áp suất khí trong ống xuống 10-4 mmHg để các phân tử khí chuyển động tự do từ thành nọ đến thành kia mà không va chạm với các phân tử khác trong ống thì trong ống là chân không.
Mức độ 3: Đối với các TN phức tạp và tốn kém không thực hiện ở trường phổ thông, GV
sẽ mô tả TN rồi thông báo kết quả các phép đo để HS xử lí, rút ra kết luận
Ví dụ: thí nghiệm về chuyển động của các electron trong kim loại khi có điện trường.
GĐ 5: Ứng dụng của các định luật thương có 3 dạng: Giải thích, dự đoán hiện tượng và
chế tạo một thiết bị đáp ứng trong thực tế.
Mức độ 1: HS vận dụng định luật VL để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng hoăc
tính toán trong điều kiện lý tưởng: Vật bị chi phối bởi vài định luật VL dang nghiên cứu. BT có thể do GV nghĩ ra chứ không có ý nghĩa trong đời sống.
Mức độ 2: Một ứng dụng kĩ thuật đã được đơn giản hóa chỉ cần áp dụng một vài định luật VL.
Ví dụ: Tính thời gian điện phân dung dịch CuSO4 biết khối lượng chất kim loại thu được
là 6,4 g với hiệu điện thế là 40 V, bình có điện trở là 4
Mức độ 3: Một ứng dụng kĩ thuật trong đó không chỉ áp dụng các định luật VL mà còn
cần phải có những giải pháp đặc biệt, để làm cho các hiện tương VL có hiệu quả cao, thuận tiên trong đời sống và sản xuất. Ứng dụng loại này, HS không chỉ vận dụng những định luật VL vừ học mà phải vận dụng tổng hợp những kiến thức VL khác nữa [8]
3.3.4. Phối hợp PPTN và các PP nhận thức khác trong DH VL
Dạy học các kiến thức VL bằng PPTN là một hướng ưu tiên ở THPT, để thực hiện các GĐ của PP này đòi hỏi phải sáng tạo, có kĩ năng, kĩ xảo về nhiều mặt. Do đó GV phải tùy theo nội dung kiến thức, trình độ HS, trang thiết bị và thời gian mà vận dụng linh hoạt các GĐ, mức độ nào của PP này để thàng công và tập trung khai thác rèn luyện khẳ năng cho HS ở mặt đó.
Các PP nhận thức thường được phối hợp khi áp dụng PPTN: PP phân tích – tổng hợp, PP quy nạp – diễn dịch.
Ví dụ: Khi có giả thuyết ta phải dung PP phân tích – tổng hợp, xử lí kết quả rồi dùng PP
quy nạp – diễn dịch...
3.4. Áp dụng PPTN trong DH ở THPT
Ví dụ: Bài học “Dòng điện trong chất khí” (lớp 11)
Làm xuất hiện vấn đề: Trước tiên GV sẽ hỏi HS không khí có dẫn điện không ? Có cách
nào để làm không khí dẫn được điện không ?
Đối với HS câu hỏi này là câu hỏi khó. Thông thường HS cho rằng không khí không dẫn điện, nhưng có nhiều TN của các nhà khoa học chứng minh trong những trường hợp đặc biết không khí vẫn dẫn điện ( trong các ngày mưa dông, hoặc là không khí bị kích thích…) do đó GV có thể đưa ra một vài hiện tượng đơn giản để HS có thể thấy ngay là chất khí dẫn điện. Ví dụ như: Khi xảy ra hỏa hoạn thì các mạch điện bị chập mạch làm đám cháy lớn hơn và gây ra tiếng nổ, những cây xanh hay công trình bị sét đánh
Xây dựng giả thuyết: GV yêu cầu HS dự đoán nguyên nhân nào sinh ra dòng điện trong
chất khí? HS căn cứ vào điều kiện nhiệt độ, thời tiết để suy luận(GV có thể hướng dẫn HS kết hợp với kiến thức hóa học về sự dịch chuyển va chạm của các hạt điện tích )
Suy ra hệ quả: Khi nhiệt độ cao thì nguyên tử hoặc phân tử mất bớt electron và trở thành
ion dương. Do đó dđ trong chất khí là dòng chuyển dời của các ion dương và electron.
TN kiểm tra: Dùng một nam tụ điện mắc vào một vôn kế tĩnh điện và một đèn cồn khi
chưa nung nóng không khí giữa hai bản tụ kim vôn kế chỉ vạch số 0. khi dùng đèn nung nóng kim vôn kế bị lệch chứng tỏ có dòng điện chạy qua. Như vậy giả thuyết đã được khẳng định và được phát biểu: Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và ion âm ngược chiều điện trường.
Ứng dụng: Các ứng dụng trong kỹ thuật của dđ trong chất khí được nghiên cứu trong các hiện tượng sấm, sét, hồ quang điện,…
3.5. Tổ chức DH VL theo PPTN ở THPT
3.5.1. Các dạng HĐ của HS trong khi áp dụng PPTN
Hiện tượng VL rất phức tạp và đa dạng để đạt được mục đích mong muốn, trong lịch sử các nhà khoa học đã sáng tạo ra nhiều cách làm, áp dụng nhiều loại hành động. Có thể mỗi một phát minh mới của VL là do kết quả của rất nhiều hành động ở những mức độ khác nhau, nhiều thao tác có mức độ tinh vi. Khó có thể liệt kê đầy đủ và phân loại chính xác. Dưới đây chỉ nêu nững dạng hoạt động của HS trong khi áp dụng PPTN
- Một số HĐ của HS khi áp dụng PPTN:
- Thấy được nhu cầu cần được xem xét.
- Xây dựng một giả thuyết về mối quan hệ nào đó.
- Tìm một hệ quả suy ra từ giả thuyết ( bằng suy luận logic hay toán học).
- Lập phương án TN kiểm tra dự đoán.
- Tiến hành TN kiểm tra. Kết luận.
- Vận dụng vào thực tiễn.
3.5.2. Rèn luyện cho HS những kĩ năng cần thiết khi áp dụng PPTN
Giúp đỡ HS có thể thành công khi thực hiên các hoạt động. Càng thành công HS càng cố gắng vươn lên thực hiên các nhiệm vụ khó hơn, GV cần rèn luyện kĩ năng cho HS góp phần giúp HS thành công. Có thể rèn luyện kĩ năng theo hai cách: Một là làm theo mẫu nhiều lần ( bắt trước ) theo angôrít ( một trình tự chạt chẽ, máy móc ), hai là rèn luyện theo cơ sở những định hướng ( đó là những sơ đồ. Những kế hoạch tổng quát)
- Rèn luyện kĩ năng theo con đường angôrít thường được sử dụng ở Trung học cơ
sở khi bắt đầu học VL, rèn luyện những hành động và thao tác vật chất. Chẳng hạn như hình thành kĩ năng sử dụng lực kế để đo lực.
- Rèn luyện kĩ năng theo những sơ đồ định hướng sẽ giúp cho HS có thể tực hiện
tốt những hành động phức tạp trong đó không phải thực hiện theo một angôrít chặt chẽ là con đường tối ưu, nhiều khi cần có sự chủ động thay đổi hoặc kết hợp chúng để đem lại những hiệu quả nhanh hơn. Sơ đồ đinh hướng đó có thể áp dụng cho nhiều mục đích tương tự [8]
- Ví dụ: Rèn luyện kĩ năng lập phương án TN kiểm tra để thực hiện một giả thuyết có
thể thực hiện theo sơ đồ định hướng sau:
Chọn một hệ quả suy ra từ lý thuyết, hệ quả đó biểu hiện ra ở hiên tượng, những đạilượng VL có thể quan sát hoặc đo lường.
Chọn những dụng cụ thiết bị có khẳ năng quan sát được những hiên tượng hay đo lường được, những đại lương dự đoán trong điều kiện cụ thể của hệ quả