Để giúp HS có thể bằng hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm lĩnh được các kiến thức vật lý thì một trong những phương pháp thường được sử dụng là GV phỏng theo phương pháp thực nghiệm của các nhà khoa học mà tổ chức cho HS hoạt động theo các giai đoạn sau.
1.3.1.1. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM:
* Giai đoạn 1: (Nảy sinh vấn đề ) GV nêu lên câu hỏi mà HS chưa biết câu
trả lời (có thể mô tả hoàn cảnh thực tiễn hay quan sát hiện tượng thực tiễn, biểu diễn một vài thí nghiệm hay biểu diễn mô hình cho HS dự đoán diễn biến và tìm nguyên nhân). HS cần suy nghĩ tìm tòi mới phán đoán được câu trả lời
* Giai đoạn 2: (đề xuất giả thuyết) GV hướng dẫn gợi ý cho HS xây dựng
một câu trả lời dự đoán ban đầu dựa vào quan sát, vào kinh nghiệm của bản thân, vào kiến thức đã có... Nhưng dự đoán có thể thô sơ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn.
* Giai đoạn 3: (Hệ quả) Từ giả thuyết dùng suy luận lôgic hay suy luận
toán học suy ra hệ quả, dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý, quan hệ giữa các phần tử trong mô hình (nếu là các mô hình có liên quan đến các bài học của vật lý ứng dụng).
* Giai đoạn 4: (Kiểm tra hệ quả) Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ quả dự đoán, cấu trúc mô hình có phù hợp với kết quả thực nghiệm hay không. Nếu phù hợp thì giả thuyết, mô hình là đúng ngược lại nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới, mô hình mới. Thiết kế một phương án thí nghiệm là một công việc đòi hỏi phải vận dụng kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng đã có và đặc biệt phải có trí tưởng tượng và tư duy sáng tạo.
27
* Giai đoạn 5: (ứng dụng kiến thức) HS vận dụng kiến thức để giải thích
hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu thiết bị kỹ thuật. Thông qua đó, trong một số trường hợp sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn mới cần giải quyết.
1.3.1.2. CÁC MỨC ĐỘ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ
Có những bài học, HS tham gia vào đầy đủ 5 giai đoạn trên nhưng cũng có nhiều trường hợp HS gặp khó khăn không thể vượt qua được, thì có thể sử dụng phương pháp thực nghiệm ở mức độ khác nhau, thể hiện ở mức độ HS tham gia vào các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm.
* Giai đoạn 1:
- Mức 1: HS tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi. GV giới thiệu hiện tượng xảy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để HS tự lực phát hiện những tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu.
- Mức 2: GV tạo ra những hoàn cảnh đặc biệt trong đó xuất hiện một hiện tượng mới lạ, lôi cuốn sự chú ý của HS, gây cho họ sự ngạc nhiên, sự tò mò. Từ đó HS nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp.
- Mức 3: GV nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu HS phát hiện xem trong vấn đề hay hiện lượng đã biết, có chỗ nào chưa hoàn chỉnh, đầy đủ cần tiếp tục nghiên cứu.
* Giai đoạn 2:
- Mức 1 Dự đoán định tính: Trong những hiện tượng thực tế phức tạp, dự đoán về nguyên nhân chính chi phối hiện tượng. Có thể có rất nhiều dự đoán mà ta phải lần lượt tìm ra và bác bỏ.
- Mức 2 Dự đoán định lượng: Việc dự đoán định lượng có thể dựa trên một
cặp số liệu được biểu diễn trên đồ thị, dựa trên dạng đồ thị mà ta dự đoán mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng.
28
- Mức 3 Những dự đoán đòi hỏi một sự quan sát chính xác, tỉ mỉ, một sự
tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm…
* Giai đoạn 3:
- Mức 1: Hệ quả có thể quan sát, đo lường trực tiếp.
- Mức 2: Hệ quả không quan sát, đo lường trực tiếp bằng các đụng cụ đo mà phải tính toán gián tiếp qua việc đo các đại lượng khác.
- Mức 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tưởng hay từ lý thuyết chỉ là gần đúng.
* Giai đoạn 4:
- Mức 1: Thí nghiệm đơn giản, học sinh đã biết cách thực hiện các phép
đo, sử dụng dụng cụ đo.
- Mức 2: Học sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng việc bố trí
thí nghiệm cho sát với điều kiện lý tưởng có khó khăn. GV viên phải giúp đỡ bằng cách giới thiệu phương án làm để HS thực hiện.
- Mức 3: Có nhiều trường hợp thí nghiệm kiểm tra là thí nghiệm kinh điển,
không thể thực hiện ở trường phổ thông. GV mô tả cách bố trí thí nghiệm rồi thông báo kết quả các phép đo để HS gia công các số liệu, rút ra kết luận hoặc GV thông báo cả kết luận.
* Giai đoạn 5:
- Mức 1: ứng dụng trong đó HS chỉ cần vận đụng định luật vật lý để làm
sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng hoặc tính toán trong điều kiện lý tưởng.
- Mức 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã được đơn giản hóa để có thể chỉ
cần áp dụng cho một vài định luật vật lý.
- Mức 3: Xét một ứng dụng kỹ thuật trong đó không chỉ áp dụng cho các
định luật vật lý mà còn cần phải có những giải pháp đặc biệt để làm cho các hiện tượng vật lý có hiệu quả cao, sao cho thiết bị được sử dụng trong đời sống và trong sản xuất.
29
Dạy học các kiến thức vật lý bằng phương pháp thực nghiệm là một hướng ưu tiên ở trường PT. Để thực hiện thành công mỗi giai đoạn của phương pháp thực nghiệm đòi hỏi người GV phải có suy nghĩ sáng tạo và có kỹ năng, kỹ xảo về nhiều mặt. Bởi vậy GV phải tùy theo nội dung của mỗi kiến thức, tùy theo trình độ của HS, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị ở trường PT mà phải phối hợp phương pháp thực nghiệm và các phương pháp nhận thức khác trong dạy học vật lý (ví dụ phương pháp thực nghiệm phối hợp với phương pháp mô hình hay phương pháp tương tự...), làm sao cho HS thấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu mà nhận thức bài học một cách tốt nhất.
1.3.2. PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH TRONG DAY HỌC VẬT LÝ 1.3.2.1. KHÁI NIỆM CHUNG: