8. Các chữ viết tắt trong luận văn
2.1.Phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý ở trường THPT
2.1.1. Phương pháp thực nghiệm trong quá trình sáng tạo khoa học Vật lí
Khái niệm
Phương pháp thực nghiệm là một PPNT khoa học được thực hiện khi nhà nghiên cứu tìm tòi xây dựng phương án và tiến hành thí nghiệm nhằm dựa trên kết quả của thí
nghiệm để xác lập giả thuyết hoặc kiểm tra một giả thuyết nào đó.
Vai trò, vị trí của PP thực nghiệm trong quá trình nhận thức khoa học
Nhờ PPTN ta đề xuất được tri thức, định luật mới (định luật TN) và tiếp theo, tri thức đó sẽ có thể được lý giải một cách lý thuyết dựa trên những nghiên cứu lý thuyết.
Cung cấp những bằng chứng thực nghiệm cần thiết cho việc đối chiếu, hợp thức
hóa, khẳng định giá trị hoặc chỉnh lí, bổ sung hay bác bỏ những kết luận đã được đề
xuất do kết quả của PP nghiên cứu lý thuyết.
Cung cấp những bằng chứng thực nghiệm mới dẫn tới sự cần thiết phải xây dựng
Các giai đoạn chính của PPTN trong quá trình sáng tạo khoa học Vật lí
Nội dung
PPTN do Galilê sáng lập ra và được các nhà khoa học khác hoàn chỉnh. Spaski đã nêu lên thực chất của PPTN như sau“Xuất phát từ quan sát và TN, nhà khoa học xây
dựng một giả thuyết. Giả thuyết đó không chỉ đơn thuần là sự tổng quát hóa các sự kiện
TN đã làm, nó còn chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm
cụ thể. Bằng phép suy luận logic và bằng toán học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó
mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm
mà kiểm tra lại được. Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn của
giả thuyết và khi đó, giả thuyết được coi là một định luật VL chính xác”[5].
“Như vậy, PPTN không phải là làm thí nghiệm đơn thuần, không phải là sự quy nạp
giản đơn (như chủ nghĩa quy nạp TN) mà là sự phân tích sâu sắc các sự kiện TN, tổng quát
Hệ quả
Thí nghiệm kiểm tra
Thiết kế phương án thí nghiệm Lập kế hoạch thí nghiệm Bố trí thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm thu thập dữ liệu
Kết luận • Kinh nghiệm sống • Quan sát tự nhiên • Thí nghiệm, bài tập • Câu chuyện lịch sử…
Làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu
hóa nâng lên mức lý thuyết và phát hiện ra bản chất của sự vật. Đó là sự thống nhất giữa
thí nghiệm và lý thuyết nhằm mục đích nhận thức thiên nhiên, nhận thức chân lý”.[11].
Niutơn đã làm rõ quan điểm đó bằng bốn quy tắc sau :
-Quy tắc 1: Đối với mỗi hiện tượng, không thừa nhận những nguyên nhân nào khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó. Quy tắc này là sự khẳng định vai trò của (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lý trí con người trong sự nhận thức chân lý, gạt bỏ những luận điểm tôn giáo, kinh viện, không có liên quan đến khoa học.
-Quy tắc 2: Bao giờ cũng quy những hiện tượng như nhau về cùng một nguyên nhân. Quy tắc này thể hiện tư tưởng nhân quả, quyết định luận của Niutơn : Một nguyên
nhân xác định phải gây ra một hệ quả xác định.
-Quy tắc 3: Tính chất của tất cả các vật có thể đem ra thí nghiệm được, mà ta không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì được coi là tính chất của mọi vật nói
chung. Quy tắc này là sự quy nạp khoa học, cho phép ta khái quát hóa những trường
hợp riêng lẻ để tìm ra những định luật tổng quát.
-Quy tắc 4: Bất kỳ khẳng định nào rút ra từ TN bằng PP quy nạp đều là đúng chừng nào chưa có hiện tượng khác giới hạn hoặc mâu thuẫn với khẳng định đó. Quy tắc này thể hiện quan điểm biện chứng về tính tương đối và tuyệt đối của chân lý. Nó thừa nhận
mỗi chân lý khoa học đều có thể được chính xác hóa thêm, được hoàn chỉnh thêm từng bước một, nhưng trong mỗi bước của quá trình nhận thức nó vẫn hoàn toàn có giá trị
khoa học.
Với phương pháp và tư tưởng nói trên, Niutơn đã đạt đươc những thành tựu rực rỡ
trong nghiên cứu cơ học và ảnh hưởng sâu sắc đến toàn bộ sự phát triển của Vật lí học
trong nhiều thế kỷ sau.
Trong sự phát triển của VL học, có khi quá trình phát sinh ra một định luật rất lâu
dài và phức tạp, mỗi nhà bác học chỉ thực hiện một khâu trong quá trình đó. Ví dụ:
Maikenxon trong hơn 20 năm làm thí nghiệm đo vận tốc ánh sáng truyền theo chiều
quay của Trái Đất và theo chiều ngược lại, cốt để kiểm tra lại giả thuyết về “gió ête” đã có từ trước. Ông nổi tiếng là nhà VL thực nghiệm, vì thiết bị thí nghiệm do ông chế tạo
ra (giao thoa kế) đã đạt mức độ chính xác cao. Anhstanh đã tin tưởng ở kết quả thí
nghiệm đó và dùng nó làm tiên đề cho thuyết tương đối của ông. Bởi thế, ngày nay có thể hiểu PPTN theo nghĩa hẹp chỉ gồm hai giai đoạn sau“Từ giả thuyết rút ra hệ quả và dùng thí nghiệm để kiểm tra lại hệ quả đó”[5].
2.1.2. Phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí
Phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí nghĩa là phương pháp thực nghiệm
của quá trình sáng tạo khoa học được vận dụng vào quá trình dạy học VL. Thực chất
tương tự như các giai đoạn của PPTN trong quá trình sáng tạo khoa học, để phát huy
tính tích cực, tự giác, sáng tạo của HS trong quá trình lĩnh hội được kiến thức một cách
sâu sắc, vững chắc, đồng thời qua đó góp phần bồi dưỡng và phát triển năng lực sáng
tạo cho học sinh.
Các giai đoạn PPTN trong dạy học Vật lí:
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 PP thực nghiệm của các nhà khoa học mà tổ chức cho HS hoạt động theo các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1:
-GV đưa ra ví dụ, thí nghiệm, HS tìm nguyên nhân. -GV nêu lên câu hỏi, HS chưa biết câu trả lời.
Giai đoạn 2: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-GV hướng dẫn HS xây dựng giả thuyết.
-Giả thuyết thô sơ, có vẻ hợp lí nhưng chưa chắc chắn.
Giai đoạn 3:
-GV hướng dẫn HS suy luận logic ra một hệ quả. -Hệ quả có thể kiểm tra được.
Giai đoạn 4:
-Xây dựng, thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra.
-Phù hợp – giả thuyết thành chân lý; không – xây dựng giả thuyết mới. Giai đoạn 5:
-Vận dụng kiểm tra.
-Giải thích một số hiện tượng thực tiễn.
Những bài học mà HS tham gia đầy đủ vào cả 5 giai đoạn trên không nhiều. Đó là những bài mà việc 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 Niutơn, quy tắc momen về sự cân bằng của các vật quay quanh một trục, định luật Bôilơ- Mariôt, định luật phản xạ ánh sáng,….
Tổ chức dạy học Vật lí theo PPTN ở trường THPT
Trong lịch sử, các nhà VL đã sáng tạo ra rất nhiều cách làm để đạt được mục đích
mong muốn, rất nhiều loại hành động đã được áp dụng. Có thể mỗi một phát minh mới
của VL học là do kết quả của rất nhiều hành động ở những mức độ khó khăn phức tạp
khác nhau, nhiều thao tác có mức độ tinh vi, thành thạo ngày càng cao, khó có thể liệt kê đầy đủ và phân loại chính xác. Dưới đây là những dạng hoạt động của HS trong khi
áp dụng phương pháp thực nghiệm:
-Thấy được nhu cầu cần phải xem xét.
-Xây dựng một giả thuyết về mối quan hệ đó.
-Tìm một hệ quả suy ra từ giả thuyết (bằng suy luận logic hay toán học).
-Lập phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán.
-Tiến hành thí nghiệm kiểm tra.
-Kết luận.
-Vận dụng vào thực tiễn.
Rèn luyện cho HS những kỹ năng cần thiết khi áp dụng PPTN:
Khi áp dụng PPTN trong quá trình dạy học có thể rèn luyện kỹ năng cho học sinh
theo hai cách:
-Kỹ năng làm việc theo một Angorit.
+ Rèn luyện kỹ năng theo con đường angorit hóa thường được sử dụng ở cấp trung học sơ sở khi bắt đầu học VL, rèn luyện những hành động và thao tác vật chất. Chẳng
hạn như để hình thành kĩ năng sử dụng lực kế để đo lực.
+ GV hướng dẫn HS giải một bài tập VL theo một Angorit cụ thể nào đó. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-Kỹ năng làm việc theo những cơ sở định hướng (sơ đồ, những kế hoạch tổng
quát). Rèn luyện kỹ năng theo những sơ đồ định hướng sẽ giúp cho HS có thể thực hiện
tốt những hành động phức tạp trong đó không phải thực hiện các thao tác theo một
Angorit 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, chính xác hơn. Ví dụ như để rèn luyện kỹ năng lập phương án thí nghiệm để KT một giả thuyết có thể thực hiện theo sơ đồ định hướng sau:
+ Chọn một hệ quả suy ra từ giả thuyết.
+ Chọn những dụng cụ thiết bị có khả năng quan sát được những hiện tượng hay đo lường được những đại lượng dự đoán trong điều kiện cụ thể của hệ quả.
+ Lập kế hoạch thí nghiệm.
+ Kết luận về tính chân thật của giả thuyết.
2.1.3. Phối hợp PPTN và PPNT khác trong dạy học Vật lí
Để thực hiện mỗi giai đoạn của PPTN, đòi hỏi phải có sự suy nghĩ sáng tạo và có kỹ năng, kỹ xảo về nhiều mặt. Chính vì vậy người GV phải tùy theo nội dung của mỗi kiến
thức, tùy theo trình độ của HS, tùy theo trình độ trang bị ở trường THPT mà vận dụng
linh hoạt các mức độ sử dụng PP này.
Bên cạnh đó, người GV cũng cần cân nhắc thời gian dành cho mỗi bài học. Trong
mỗi bài học cụ thể, GV cần phải tính toán đến khả năng học sinh có thể thực hiện giai
đoạn nào, ở mức độ thành công nhất và tập trung khai thác rèn luyện khả năng cho họ ở
mặt đó.
Trong DH các định luật VL theo PPTN có hai trường hợp đáng lưu ý sau đây:
-Có những định luật VL thực nghiệm nhưng việc suy luận quá phức tạp hoặc những
thí nghiệm quá tinh vi, không có điều kiện thực hiện ở trường THPT, GV có thể dùng PP kể chuyện lịch sử để cho HS biết cách giải quyết của các nhà bác học.
-Có những định luật trong lịch sử được phát minh bằng con đường thực nghiệm, nhưng ngày nay có thể coi như hệ quả của một định luật, một lý thuyết khái quát hơn.
Những suy luận này HS có thể hiểu được… Bởi vậy, để rèn luyện khả năng suy luận sắc
bén cũng như giảm bớt khó khăn về tổ chức thực hiện các thí nghiệm phức tạp cho nên không dạy học những định luật đó hoàn toàn theo PPTN mà chỉ sử dụng một yếu tố của
PPTN là làm thí nghiệm kiểm tra minh họa kết luận thu được bằng suy luận lý thuyết.
Trong khi áp dụng PPTN, thường phối hợp với các PPNT khác như PP phân tích – tổng hợp, PP quy nạp – diễn dịch. Chẳng hạn: ngay trong khi xây dựng giả thuyết đã phải dùng PP phân tích – tổng hợp, khi xử lý các kết quả thí nghiệm phải dùng PP quy nạp – diễn dịch...
2.2. Phương pháp giải quyết vấn đề trong dạy học Vật líở trường THPT2.2.1. Khái niệm 2.2.1. Khái niệm
Là PPDH chuyên biệt, theo một cấu trúc mà trong đó mọi hoạt động của GV đều hướng vào một mục đích là kích thích và hỗ trợ để HS tìm kiếm lời giải của bài toán, giữ nhiệm vụ trung tâm, chỉ đạo. Đó là xây dựng bài toán “tìm tòi” Ơristic. GV dạy cho
HS thói quen tìm tòi GQVĐ theo cách của các nhà khoa học. Cách xây dựng này đã lôi kéo HS tự giác tham gia vào giải quyết nhiệm vụ học tập của mình, phát huy hoạt động
nhận thức tự chủ, tích cực của bản thân. Bên cạnh đó, kiểu dạy học này còn giúp phát triển trí tuệ, năng lực của HS. Bài toán nhận thức có thể được xây dựng trên cơ sở một phương pháp dạy học cụ thể nào đó như diễn giảng, thuyết trình, thí nghiệm… Lúc đó các phương pháp này được gọi là diễn giảng nêu vấn đề, thí nghiệm nêu vấn đề…
“Dạy học giải quyết vấn đề có tác dụng phát huy hoạt động nhận thức thự chủ, tích (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cực của học sinh, giúp cho học sinh chiếm lĩnh được các kiến thức khoa học sâu sắc,
vững chắc, vận dụng được, đồng thời đảm bảo sự phát triển trí tuệ, phát triển năng lực
sáng tạo của học sinh trong quá trình học tập”.[6].
Ta có thể nhận biết và tiếp cận PPDH nêu vấn đề bằng 3 đặc trưng cơ bản của nó:
-GV đặt ra trước HS bài toán nhận thức (tình huống học tập) nhưng được cấu trúc
một cách sư phạm để tình huống đó trở thành tình huống có vấn đề đối với HS.
-HS có tiếp nhận tình huống đó để trở thành nhiệm vụ HT của mình hay không. Tức là lúc đó, trong HS xuất hiện trạng thái tâm lí đặc biệt, có nhu cầu bức bách muốn
giải quyết bằng được tình huống đó, bằng cách các em đề xuất được một số giả thuyết để giải bài toán nhận thức.
-Bằng cách tổ chức để HS tham gia giải bài toán nhận thức như vạch kế hoạch các bước tiến hành kiểm tra giả thuyết, khẳng định giả thuyết đúng… các em học được cả
kiến thức và cách giải bài toán, để có niềm vui sáng tạo.
2.2.2. Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học
Ta có thể hình dung tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học kỹ thuật của nhà bác học diễn ra như sau:
-Xác định rõ nội dung, yêu cầu của vấn đề cần giải quyết, những điều kiện đã cho và những điều cần đạt tới.
-Tìm hiểu xem trong kho tàng kiến thức, kinh nghiệm của loài người đã có cách giải quyết vấn đề đó hoặc vấn đề tương tự chưa.
-Nếu đã có, thì liệt kê tất cả các giải pháp đã có và lựa chọn một giải pháp thích hợp. Nếu chưa có, thì phải đề xuất ra giải pháp mới hay xây dựng kiến thức, phương
tiện mới dùng làm công cụ để giải quyết vấn đề.
-Thử nghiệm áp dụng kiến thức mới, giải pháp mới vào thực tiễn để đánh giá hiệu
quả của chúng, từ đó bổ sung, hoàn thiện kiến thức đã xây dựng, giải pháp đã đề xuất.
2.2.3. Tổ chức tình huống học tập giải quyết vấn đề
Những đặc điểm của tình huống học tập kiểu giải quyết vấn đề.
- Tình huống học tập là hoàn cảnh trong đó xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mà HS chấp nhận việc giải quyết mâu thuẫn đó như một nhiệm vụ học tập và sẵn sàng đem sức
lực, trí tuệ để giải quyết.
Trong học tập, mâu thuẫn nhận thức được hiểu là mâu thuẫn giữa một bên là nhiệm vụ phải giải quyết một vấn đề với bên kia là vốn kiến thức, kỹ năng, phương pháp đã biết không đủ để giải quyết vấn đề hoặc mới nhìn không thấy rõ mối liên quan
- Những đặc điểm tình huống học tập:
Chứa đựng vấn đề (mâu thuẫn nhận thức) mà việc đi tìm lời giải đáp là đi tìm kiến
thức, kỹ năng, phương pháp mới.
Gây sự chú ý ban đầu, kích thích hứng thú, khởi động tiến trình nhận thức của học