1.4.2.1 Năng lực
Là sự kết hợp linh hoạt độc đáo nhiều đặc điểm tâm lý tạo thành những điều kiện chủ quan thuận lợi giúp cá nhân tiếp thu dễ dàng, tập dượt nhanh chóng và hoạt động hiệu quả trong một lĩnh vực nào đó.
Năng lực gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng. Song kĩ năng, kĩ xảo liên quan đến việc thực hiện một loạt các hành động hẹp, chuyên biệt đến mức thành thạo, tự động hoá, máy móc. Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn.
Nguồn gốc phát sinh và quá trình phát triển năng lực là một vấn đề phức tạp tuân theo qui luật chung của sự phát triển nhân cách. Sự hình thành và phát triển năng lực của con người chịu sự tác động của nhiều yếu tố. Trong đó có:
- Yếu tố sinh học: nói đến vai trò của di truyền những đặc điểm và phẩm chất nhất định đã được ghi lại trong hệ thống gen của cha mẹ cho con cái. Di truyền tạo
nên những điều kiện ban đầu để con người có thể hoạt động có kết quả trong lĩnh vực nhất định.
- Yếu tố của hoạt động chủ thể: có vai trò quyết định đối với việc hình thành năng lực. Năng lực không có sẵn trong con người mà phải bằng hoạt động của chính mình, con người chiếm lĩnh những kinh nghiệm hoạt động của lớp người đi trước, biến thành năng lực của chính mình. Tuỳ theo đặc điểm loại hình hoạt động của con người mà các yếu tố bẩm sinh có thể phát triển mạnh theo hướng này hay hướng khác hoặc bị thui chột đi.
- Yếu tố môi trường xã hội góp phần tạo nên động cơ mục đích, phương tiện, hành động và hoạt động giao lưu của mỗi cá nhân với xã hội mà nhờ đó cá nhân biến kinh nghiệm xã hội thành của mình; điều chỉnh hoạt động của bản thân nhằm mang lại hiệu quả cao, năng lực phát triển hơn.
- Yếu tố giáo dục, dạy học: dạy học có thể đi trước sự phát triển, thúc đẩy sự phát triển giúp mang lại những hiệu quả, những tiến bộ của người học mà các yếu tố khác không có được. Dạy học trong nhà trường mới có thể tạo ra những loại hoạt động đa dạng, phong phú, cần thiết, tạo điều kiện phát triển những năng lực khác nhau của trẻ em, phù hợp với năng khiếu bẩm sinh của họ và yêu cầu của xã hội.
1.4.2.2 Sáng tạo
Sáng tạo là hoạt động tạo ra những cái mới chưa từng có trong tự nhiên hay trong xã hội. Cái mới này phải mang lại lợi ích và hiệu quả cho con người. Như vậy, kết quả của sự sáng tạo là cái mới chỉ có hiệu quả khi nó gắn liền với tính ích lợi [7], [8], [15].
Trong dạy học, sáng tạo được phân biệt thành hai cấp độ: sáng tạo cái mới đối với bản thân và sáng tạo cái mới đối với nhân loại. Trong quá trình học tập vật lý của HS, hoạt động sáng tạo chủ yếu là sáng tạo cái mới đối với bản thân. Những vấn đề sáng tạo của nhân loại đã khám phá, đã biết, hiểu, vận dụng từ rất lâu. Quá trình học tập của HS dần dần đi tìm kiếm xây dựng cho bản thân họ những tri thức, kinh nghiệm mà nhân loại đã xây dựng và sáng tạo trước đó [7], [8], [15].
Sự sáng tạo không tuân theo một trình tự logic nào. Tuy nhiên, không thể sáng tạo từ cái không có gì. Mà sự sáng tạo chỉ có thể có khi bản thân HS phải có sẵn một phẩm chất kiên nhẫn, bền bỉ, đam mê khoa học, có cảm hứng, có một năng lực nhất định nào đó. Không có lao động, không có một quá trình nhận thức để tích luỹ các dữ kiện thì không thể có sự sáng tạo [8], [15].
1.4.2.3 Năng lực sáng tạo và những biểu hiện của năng lực sáng tạo
Năng lực sáng tạo thể hiện ở khả năng có thể tạo ra những cái mới có thể đáp ứng những đòi hỏi của cuộc sống mà bằng kinh nghiệm, tri thức cũ không thể đáp ứng được. Đối với HS, năng lực sáng tạo thể hiện ở khả năng có thể giải quyết vấn đề mà bài học đặt ra.
Trong nghiên cứu vật lý, chu trình sáng tạo khoa học gồm các giai đoạn:
Diễn giải: tìm mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn nghĩa là từ những sự kiện khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết. Mô hình là chỗ dựa cho tư tưởng, nó là một cấu trúc trừu tượng xuất phát từ thực tại. Từ mô hình dẫn ra các hệ quả lý thuyết. Từ hệ quả lý thuyết đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả (cũng là kiểm tra mô hình giả thuyết). Nếu kết quả thực nghiệm phù hợp hệ quả dự đoán thì giả thuyết trở thành chân lý khoa học, một định luật hay thuyết vật lý và kết thúc một chu trình. Trong chu trình đó, giai đoạn đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất đó là từ những sự kiện thực nghiệm khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra
Sáng tạo Sự kiện khởi đầu
Định luật vật lý, thuyết vật lý, …
Phương án thực nghiệm kiểm tra hệ quả lý thuyết
Mô hình giả thuyết
Hệ quả lý thuyết Suy luận logic Sáng tạo Đối chiếu Khái quát
phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ giả thuyết. Trong hai giai đoạn này, khó có một con đường suy luận logic mà phải chủ yếu dựa vào trực giác.
Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể. Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo và có vốn kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra được nhiều dự đoán, nhiều phương án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển. Do đó rèn luyện năng lực sáng tạo phải luôn luôn gắn với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó [7], [8], [15].
1.4.2.4 Những biểu hiện của năng lực sáng tạo
- Có sự tự lực chuyển các tri thức và kỹ năng cũ sang tình huống mới. Tri thức cũ càng ít liên hệ với tình huống mới thì mức độ sáng tạo càng cao.
- Nhìn thấy vấn đề mới trong điều kiện quen biết. - Nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết.
- Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng và mối quan hệ giữa chúng. - Kỹ năng nhìn thấy nhiều lời giải cho một bài toán.
- Kỹ năng biết phối hợp các phương thức giải quyết vấn đề đã biết thành một phương thức mới.
- Kỹ năng sáng tạo một phương thức giải độc đáo.
- Biết kiểm tra, đánh giá hiệu quả cách giải quyết vấn đề của bản thân và người khác.
- Biết điều chỉnh các phương án giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng, phù hợp với thực tiễn.
1.4.2.5 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của HS
Muốn hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của HS thì trong quá trình dạy học, GV không mô tả, giảng giải kiến thức mới như cái đã có sẵn mà phải giúp đỡ, tạo điều kiện để người học tự chủ suy nghĩ, hành động hướng tới cái cần có mà chưa biết, để nắm bắt, làm chủ cái chưa biết, bổ sung vào vốn hiểu biết riêng vốn có của mình.
Công cụ định hướng hành động như trên cần được xây dựng theo các tiếu chí:
- Thứ nhất là định hướng được hành động nhằm trúng mục tiêu kiến thức, kỹ năng cần đạt.
- Thứ hai là định hướng hành động phù hợp với đường lối tiếp cận khoa học, phương pháp hợp lý giải quyết vấn đề, nhiệm vụ đặt ra.
- Thứ ba là định hướng hành động trong điều kiện vừa sức người học, gây được động cơ thúc đẩy người học hành động.
- Thứ tư là công cụ định hướng hành động đồng thời là phương tiện cho phép kiểm soát được hành động học để có thể điều chỉnh, bổ sung sự định hướng một cách hữu hiệu.
Cụ thể, có thể triển khai hoạt động dạy học như sau:
- Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới: Tổ chức quá trình nhận thức vật lý theo chu trình sáng tạo sẽ giúp cho HS trên con đường HĐNT biết được: chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra kiến thức mới, giải pháp mới. Việc tập trung trí lực vào chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo có hiệu quả, rèn luyện cho tư duy trực giác biện chứng nhạy bén phong phú [15].
Theo quan điểm hoạt động, quá trình vật lý được xây dựng đi từ dễ đến khó, phù hợp trình độ HS, tận dụng kinh nghiệm sống hàng ngày của họ, tạo điều kiện cho họ có cơ hội đề xuất ra được những ý kiến mới mẻ có ý nghĩa, làm cho họ thấy được hoạt động sáng tạo là hoạt động có thể thực hiện được thường xuyên nếu có sự cố gắng nhất định. Trong hoạt động sáng tạo, sự tự tin là yếu tố tâm lý rất quan trọng. Cần có sự tự tin chủ thể nhận thức mới thoát khỏi sự ràng buộc, hạn chế của những hiểu biết cũ. Về nguyên tắc, kiểu dạy học “thông báo – minh hoạ” không thể rèn luyện cho HS năng lực sáng tạo. Cần phải tổ chức quá trình dạy học theo kiểu nêu và giải quyết vấn đề một cách kiên trì mới có thể rèn luyện cho HS năng lực sáng tạo [15].
- Luyện tập phỏng đoán, dự đoán:
Dự đoán có vai trò rất quan trọng trong con đường sáng tạo khoa học. Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức
sâu sắc về mỗi lĩnh vực. Việc xây dựng giả thuyết dựa trên sự khái quát hoá những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính.
Trong giai đoạn đầu của HĐNT vật lí của HS có thể có các cách dự đoán sau đây:
+ Dựa vào liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có.
+ Dựa trên sự tương tự.
+ Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có quan hệ nhân quả.
+ Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hoặc dùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng.
+ Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình.
+ Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sang một lĩnh vực khác.
+ Dự đoán về mối quan hệ định lượng: Fray-man cho rằng những hiện tượng vật lý xảy ra rất phức tạp, nhưng các định luật chi phối chúng lại rất đơn giản.
- Lập luận đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán
Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thuyết có phù hợp hay không, ta phải xem dự đoán đó biểu hiện trong thực tế như thế nào, có dấu hiệu nào đó có thể quan sát được. Nghĩa là từ một dự đoán mô hình giả thuyết, ta phải suy ra được một hệ quả có thể quan sát được trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả rút ra bằng suy luận có phù hợp với thí nghiệm không.
Quá trình rút ra hệ quả thường áp dụng suy luận logic hay suy luận toán học. Cho nên, sự suy luận đó không đòi hỏi sự sáng tạo và thực tế có thể kiểm soát được. Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo ở đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được. Để có thể đề ra được một phương án thí nghiệm kiểm tra, không những phải huy động những kiến thức vật lý đã có mà còn cả những kinh nghiệm đã có trong đời sống hàng ngày hay những môn học khác.
Trong loại bài tập sáng tạo này, ngoài việc vận dụng một số kiến thức đã học, phải có những ý kiến mới mẻ, độc lập, không thể suy ra một cách logic từ kiến thức đã học.
Có hai loại bài tập sáng tạo: bài tập thiết kế và bài tập nghiên cứu. Trong loại bài tập thiết kế đòi hỏi HS phải đề xuất một thiết bị bao gồm vẽ các bộ phận chính, sắp xếp chúng để thoả mãn yêu cầu tạo ra một hiện tượng vật lý nào đó. Trong loại bài tập nghiên cứu yêu cầu HS nghiên cứu để giải thích một hiện tượng mới gặp nào đó.
1.5 PPTN trong nghiên cứu khoa học và trong nghiên cứu vật lý
1.5.1 Tầm quan trọng của PPTN trong nghiên cứu khoa học và trong nghiên cứu vật lý cứu vật lý
1.5.1.1 PPTN thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của Vật Lý Học
Aristote là người khai sinh ra Vật Lý Học, tách Vật Lý ra khỏi Triết Học Tự Nhiên, ông đã viết quyển “Vật Lý Học” đầu tiên của nhân loại. Trong sách hoàn toàn không có công thức toán học và không có thí nghiệm. Ông đi đến kết luận bằng cách lập luận và bằng trực giác. Thời kỳ này vật lý học phát triển chậm chạp và hầu như không có phát minh đáng kể nào.
Phải đến thế kỷ 17, Galilee mới xây dựng được phương pháp mới – PPTN rất có hiệu quả trên con đường đi tìm chân lý, làm cho Vật Lý thực sự trở thành một khoa học độc lập, mở đường giải phóng khoa học, thực hiện cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất.
Sự kiện mở đầu cho vật lý thực nghiệm chính là thí nghiệm thả rơi hai vật có khối lượng khác nhau ở tháp nghiêng thành Pise nhằm đánh đổ quan niệm vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ do Galille thực hiện.
Trong cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất, Galilee là người xây dựng cơ sở Vật Lý Học cho Thuyết Nhật Tâm và chính trong quá trình đó, ông đã xây dựng cơ sở cho nền Vật Lý mới – Vật Lý Học thực nghiệm.
Nhờ có PPTN mà vật lý học thoát ra khỏi những đêm trường trung thế kỷ. Nhờ có PPTN mà vật lý học trong ba thế kỷ liền đã đạt được những thành tựu vĩ đại, không những giúp con người hiểu biết về tự nhiên mà còn giúp cải tạo tự nhiên, phát triển sản xuất, nâng cao năng suất sản xuất lao động, tạo ra của cải vật chất cho đời sống con người được nâng lên khá cao so với trước.
1.5.1.2 Vị trí của PPTN trong chu trình nhận thức hiện thực khách quan
Chu trình nhận thức hiện thực khách quan: Từ một thực tại nhỏ (các đối tượng, hiện tượng cụ thể) người ta xây dựng được lý thuyết tương ứng (bao gồm một hệ thống các khái niệm về thực tại cần nghiên cứu gắn bó với nhau trong một mô hình hoặc các định luật vật lý nhất định), rồi từ một lý thuyết đã được xây dựng người ta trở về một phạm vi thực nghiệm rộng hơn (lý thuyết vận dụng để giải thích và tiên đoán các hiện tượng trong thực tại lớn hơn thực tại nghiên cứu ban đầu), phạm vi thực nghiệm ấy cùng với lý thuyết ban đầu lại là cơ sở cho những nghiên cứu bổ sung, mở rộng lý thuyết…
Trong chuỗi quá trình nhận thức này, nếu quan niệm PPTN là bắt đầu từ sự quan sát, phân tích hiện tượng, đề ra giả thuyết đến tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả và hình thành lý thuyết, thậm chí cả cả khâu kiểm tra lý thuyết bằng thực nghiệm thì PPTN choán hết cả một chu trình nhận thức trong sơ đồ trên. Quan niệm này quá đề cao PPTN.
Nếu quan niệm rằng PPTN chỉ là khâu tiến hành thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết có sẵn và xử lý kết quả thí nghiệm thì PPTN chỉ còn là những thủ thuật hay phương pháp thực hành thì lại chưa đánh giá đúng vai trò của PPTN trong khoa học vật lý.
Sơ đồ sau chỉ ra vị trí của PPTN trong quá trình nhận thức thực tại khách quan:
1.5.2 Nội dung của PPTN trong nghiên cứu khoa học và trong nghiên cứu vật lý