8. Các chữ viết tắt trong đề tài
3.1.3.Các giai đoạn của phƣơng pháp thực nghiệm
Để giúp HS cĩ thể bằng hoạt động của bản thân mà tái tạo, chiếm lĩnh đƣợc các kiến thức vật lý thực nghiệm thì tốt nhất là giáo viên tổ chức cho họ trải qua các giai đoạn của PPTN nhƣ sau:
- Giai đoạn 1: GV mơ tả một hồn cảnh thực tiễn, hay biểu diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu các em dự đốn diễn biến của hiện tƣợng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đĩ.
- Giai đoạn 2: GV hƣớng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu dự đốn ban đầu, dựa vào sự quan sát tỉ mĩ, kỹ lƣỡng vào kinh nghiệm bản thân, vào những kiến thức đã cĩ...(ta gọi là xây dựng giả thuyết).
- Giai đoạn 3: Từ giả thuyết, dùng suy luận logic hay suy luận tốn học suy ra hệ quả: dự đốn một hiện tƣợng trong thực tế, một mối quan hệ giữa các đại lƣợng vật lý.
• Kinh nghiệm sống • Quan sát tự nhiên • TN, bài tập • Câu chuyện lịch sử… Làm nảy sinh vấn đề cần n/c Giả thuyết Tia X Đ K + Nhiễu xạ ánh sáng Giao thoa ánh sáng Hệ quả
Thí nghiệm kiểm tra
Thiết kế PATN Lập kế hoạch TN Bố trí TN
THTN thu thập dữ liệu
- Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phƣơng án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ quả dự đốn ở trên cĩ phù hợp với kết quả thực nghiệm khơng. Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu khơng phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới.
- Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức. HS vận dụng kiến thức để giải thích hay dự đốn một số hiện tƣợng đơn giản trong thực tiễn dƣới hình thức các bài tập.
3.1.4. Hƣớng dẫn học sinh hoạt động trong mỗi giai đoạn của phƣơng pháp thực nghiệm
Trong nhiều trƣờng hợp, HS gặp khĩ khăn khơng thể vƣợt qua đƣợc thì cĩ thể sử dụng PPTN ở mức độ khác nhau, thể hiện mức độ HS tham gia vào các giai đoạn của PPTN.
Giai đoạn 1:
- Mức độ 1: HS tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi. GV giới thiệu hiện tƣợng xảy ra đúng nhƣ thƣờng thấy trong tự nhiên để cho HS tự lực phát hiện những tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu.
Ví dụ: Cho HS quan sát sự rơi tự do của nhiều vật khác nhau: hịn gạch, cái lá, hịn bi, cái lơng chim. Sự rơi xảy ra rất khác nhau. Những câu hỏi mà HS đã quen đƣa ra là: Nguyên nhân nào khiến các vật rơi khác nhau? Sự rơi của các vật cĩ gì giống nhau khơng?
- Mức độ 2: GV tạo ra một hồn cảnh đặc biệt trong đĩ xuất hiện một hiện tƣợng mới lạ, lơi cuốn sự chú ý của HS, gây cho họ sự ngạc nhiên, sự tị mị từ đĩ HS nêu ra một vấn đề, một câu hỏi giải đáp.
Ví dụ: Sau khi đã học Định luật cảm ứng điện từ, đã biết điều kiện phát sinh ra dịng điện cảm ứng, GV yêu cầu HS xem muốn biết đầy đủ hơn về dịng điện cảm ứng ta cần phải xét đến các yếu tố nào? HS dựa vào hiểu biết đã cĩ về dịng điện, sẽ cĩ thể đề xuất hai câu hỏi mới: Độ lớn của dịng điện cảm ứng phụ thuộc vào những yếu tố nào? Chiều dịng điện cảm ứng đƣợc xác định nhƣ thế nào?
Giai đoạn 2: Risa Fayman cho rằng: “Các định luật cĩ nội dung rất đơn giản nhƣng biểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp. Bởi vậy, từ sự phân tích các hiện tƣợng thực tế đến việc dự đốn những mối quan hệ đơn giản nêu trong các định luật là cả một nghệ thuật cần phải cho HS quen dần”.
- Mức độ 1: Dự đốn định tính: trong những hiện tƣợng thực tế phức tạp, dự đốn về nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tƣợng.
Ví dụ: Nhƣ trƣờng hợp định luật cảm ứng điện từ, cĩ thể bắt đầu từ dự đốn trên sự quan sát đơn giản: chuyển động tƣơng đối giữa nam châm và ống dây, sau đĩ xây dựng dự đốn địi hỏi sự phân tích chính xác, tỉ mĩ hơn: sự biến thiên từ thơng qua ống dây. - Mức độ 2: Dự đốn định lƣợng: những quan sát đơn giản khĩ cĩ thể dẫn tới một dự đốn về mối quan quan hệ hàm số. Nhƣng các nhà vật lý nhận thấy rằng: những mối quan hệ định lƣợng đĩ thƣờng đƣợc biễu diễn bằng một số ít hàm đơn giản nhƣ tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, hàm số lƣợng giác...
Ví dụ: Dự đốn áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích đối với một lƣợng khí xác định, ở nhiệt độ khơng đổi. Trƣờng hợp định luật nêu lên mối quan hệ giữa ba đại lƣợng thì thơng thƣờng giữ một đại lƣợng khơng đổi, xét mối quan hệ giữa hai đại lƣợng cịn lại rồi tổng hợp kết quả trong một cơng thức.
- Mức độ 3: Những dự đốn địi hỏi một sự quan sát chính xác, tỉ mĩ một sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm. Ở đây GV dùng phƣơng pháp kể chuyện lịch sử để giới thiệu các giả thuyết mà các nhà bác học đã đƣa ra.
Giai đoạn 3: Việc suy ra hệ quả đƣợc thực hiện bằng suy luận lơgic hay suy
luận tốn học. Thơng thƣờng, ở trƣờng phổ thơng các phép suy luận này khơng quá khĩ. Vì biểu hiện trong thực tế của các kiến thức vật lý rất phức tạp cho nên điều kiện khĩ khăn là hệ quả suy ra làm sao phải đơn giản, cĩ thể quan sát, đo lƣờng trực tiếp.
- Mức độ 1: Hệ quả cĩ thể quan sát, đo lƣờng trực tiếp
Ví dụ: Hệ quả suy ra từ các giả thuyết về mối quan hệ giữa thể tích , áp suất và nhiệt độ của một lƣợng khí xác định cĩ thể đo trực tiếp bằng các dụng cụ: bình chia độ, áp kế, nhiệt kế,...
- Mức độ 2: Hệ quả khơng quan sát đƣợc trực tiếp bằng các dụng cụ đo mà phải tính tốn gián tiếp qua việc đo các đại lƣợng khác.
Ví dụ: Nhƣ giả thuyết về sự bảo tồn khối lƣợng, vận tốc trong tƣơng tác giữa hai vật khơng trực tiếp kiểm tra đƣợc bằng một dụng cụ đo mà phải tính tốn gián tiếp qua việc đo khối lƣợng m và đo vận tốc v.
- Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tƣởng. Cĩ nhiều trƣờng hợp, hiện tƣợng thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố tác động khơng thể loại trừ đƣợc, nhƣng ta chỉ xét mối quan hệ giữa một số rất ít yếu tố.
Ví dụ: Nhƣ trƣờng hợp định luật bảo tồn năng lƣợng ta khơng thể thực hiện đƣợc ở hệ cơ lập nhƣ nêu trong giả thuyết. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giai đoạn 4: Việc bố trí thí nghiệm kiểm tra thực chất là tạo ra những điều kiện đúng nhƣ điều kiện đã nêu trong việc suy ra hệ quả.
- Mức độ 1: Thí nghiệm đơn giản, HS đã biết cách thực hiện các phép đo, sử dụng đƣợc các dụng cụ đo.
Ví dụ: Thí nghiệm đo nhiệt lƣợng do dịng điện tỏa ra Q = R.I2.t
- Mức độ 2: HS đã biết nguyên tắc đo các đại lƣợng nhƣng việc bố trí thí nghiệm cho sát với các điều kiện lý tƣởng cĩ khĩ khăn. GV phải giúp đỡ bằng cách giới thiệu phƣơng án làm để HS thực hiện.
Ví dụ: Cách tạo ra hai vật tƣơng tác cơ lập khi xây dựng định luật bảo tồn động lƣợng phải cho hai vật chuyển động trên đệm khơng khí hoăc đặt trên bánh xe cĩ ma sát lăn rất nhỏ.
- Mức độ 3: Cĩ nhiều trƣờng hợp thí nghiệm kiểm tra là những thí nghiệm kinh điển rất phức tạp và tinh tế, khơng thể thực hiện ở trƣờng phổ thơng. Trong trƣờng hợp này GV mơ tả cách bố trí thí nghiệm rồi thơng báo kết quả các phép đo để HS gia cơng các số liệu, rút ra kết luận hoặc GV thơng báo kết luận.
Ví dụ: Thí nghiệm kiểm tra cơng thức của lực tƣơng tác giữa hai điện tích điểm.
Giai đoạn 5: Những ứng dụng của các định luật cĩ ba dạng: giải thích hiện
tƣợng, dự đốn hiện tƣợng và chế tạo thiết bị đáp ứng một yêu cầu của đời sống, sản xuất.
- Mức độ 1: Ứng dụng trong đĩ HS chỉ cần vận dụng định luật vật lý để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tƣợng hoặc tính tốn trong điều kiện lý tƣởng. Đĩ cĩ thể là bài tập do GV nghĩ ra chứ khơng cĩ ý nghĩa đời sống hay sản xuất.
- Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thật đã đƣợc đơn giản hĩa để cĩ thể chỉ cần áp dụng một vài định luật vật lý.
Ví dụ: Tính lực phát động của đầu máy ơ tơ để xe cĩ khối lƣợng m cĩ thể chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a trên đƣờng nằm ngang cĩ hệ số ma sát giữa bánh xe với mặt đƣờng là k.
- Mức độ 3: Xét một ứng dụng kỹ thuật trong đĩ khơng chỉ áp dụng các định luật vật lý mà cịn phải cĩ những giải pháp đặc biệt để làm cho các hiện tƣợng vật lý cĩ hiệu quả cao. Trong loại ứng dụng này, HS khơng chỉ vận dụng những định luật vật lý vừa đƣợc thiết lập mà cịn phải vận dụng tổng hợp những hiểu biết, kinh nghiệm về nhiều lĩnh vực khác nhau của vật lý.
Ví dụ: Ứng dụng hiện tƣợng cảm ứng điện từ để cĩ thể chế tạo ra đƣợc một máy phát điện sản xuất ra dịng điện cĩ cƣờng độ đủ mạnh dùng trong đời sống và sản xuất. Ngồi các kiến thức đƣợc trang bị về nguyên nhân sinh ra dịng điện cảm ứng ta cịn cần phải biết cách bố trí sao cho khung dây quay trong từ trƣờng, dùng các cổ gĩp để lấy dịng điện ra ngồi mà khơng làn cho dây bị xoắn đứt, dùng lõi sắt để tăng độ từ thẫm, dùng các lá thép cách điện làm làm lõi để tránh dịng điện Fuco.