Trong chương trình Vật lí phổ thơng, phần lớn các kiến thức được xây dựng bằng con đường thực nghiệm. Vì vậy, để giúp HS cĩ thể bằng hoạt động của bản thân mà tái tạo, chiếm lĩnh kiến thức Vật lí như các nhà khoa học thực nghiệm thì tốt nhất GV nên tổ chức dạy học phỏng theo PPTN qua các giai đoạn như sau (Nguyễn Đức Thâm & Nguyễn Ngọc Hưng, 2001):
Giai đoạn 1: GV mơ tả một hồn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài TN và yêu cầu HS dự đốn diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào đĩ. Tĩm lại là yêu cầu HS nêu lên một câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tịi mới trả lời được.
Giai đoạn 2: GV hướng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu trả lời dự đốn ban đầu, dựa vào quan sát tỉ mỉ kĩ lưỡng, vào kinh nghiệm của bản thân, vào những kiến thức đã cĩ, v.v (ta cịn gọi là xây dựng giả thuyết). Những dự đốn này cĩ thể cịn thơ sơ, cĩ vẻ hợp lí nhưng chưa chắc chắn.
Giai đoạn 3: Từ giả thuyết, HS dùng suy luận logic hoặc suy luận tốn học suy ra một hệ quả. Dự đốn một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng Vật lí.
Giai đoạn 4: HS xây dựng và thực hiện một phương án TN để kiểm tra xem hệ quả dự đốn ở trên cĩ phù hợp với kết quả thực nghiệm hay khơng. Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lí, 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 tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kĩ thuật. Thơng qua đĩ, trong 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.
Chúng tơi nhận thấy dạy học phỏng theo 5 giai đoạn đã nêu ở trên khơng những giúp HS cĩ thể chiếm lĩnh đầy đủ và hiệu quả kiến thức Vật lí mà cịn giúp học sinh hình thành và phát triển NLTN. Tuy nhiên, khơng phải tất cả các kiến thức trong chương trình Vật lí phổ thơng đều cĩ thể tổ chức giảng dạy đầy đủ, hiệu quả theo 5 giai đoạn của PPTN. Vì vậy, trong nhiều trường hợp, cĩ thể sử dụng PPTN
theo các mức độ khác nhau ứng với từng giai đoạn để phù hợp với trình độ của từng đối tượng HS và điều kiện giảng dạy tại nhà trường (Nguyễn Đức Thâm & Nguyễn Ngọc Hưng, 2001).
Giai đoạn 1
Mức độ 1: HS tự lực phát hiện vấn đề và nêu câu hỏi. GV giới thiệu hiện tượng xảy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để học sinh tự lực phát hiện những tính chất hay mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu.
Mức độ 2: GV tạo ra một hồn cảnh đặc biệt trong đĩ xuất hiện một hiện tượng mới lạ, lơi cuốn sự chú ý của HS, gây cho học sự ngạc nhiên, sự tị mị: từ đĩ HS nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp.
Mức độ 3: GV nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu HS phát hiện xem trong vấn đề hoặc hiện tượng đã biết, cĩ chỗ nào chưa được hồn chỉnh, đầy đủ cần tiếp tục nghiên cứu.
Giai đoạn 2
Mức độ 1: Dự đốn định tính: Trong những hiện tượng thực tế phức tạp, dự đốn về nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tượng. Cĩ thể cĩ rất nhiều dự đốn mà ta sẽ phải lần lượt tìm ra cách bác bỏ.
Mức độ 2: Dự đốn định lượng: Những quan sát đơn giản khĩ cĩ thể dẫn tới một dự đốn về mối quan hệ hàm số, định lượng giữa các đại lượng vật lí biểu diễn các đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng. Nhưng các nhà Vật lí nhận thấy rằng: những mối quan hệ định lượng đĩ thường được biểu diễn bằng một số ít hàm số đơn giản như: Tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, hàm số bậc nhất, hàm số bậc hai, hàm số lượng giác,... Việc dự đốn định lượng cĩ thể dựa trên một số cặp số liệu được biểu diễn trên đồ thị, dựa trên dạng của đồ thị mà dự đốn mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng.
Mức độ 3: Những dự đốn địi hỏi một sự quan sát chính xác, tỉ mỉ, một sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm, khơng cĩ điều kiện thực hiện ở trên lớp, tĩm lại là vượt quá khả năng của HS. Ở đây, người GV dùng phương pháp kể chuyện lịch sử để giới thiệu các giả thuyết mà nhà bác học đã đưa ra.
Mức độ 1: Hệ quả cĩ thể quan sát và đo lường trực tiếp.
Mức độ 2: Hệ quả khơng quan sát được trực tiếp bằng các dụng cụ đo mà phải tính tốn gián tiếp qua việc đo các đại lượng khác.
Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lí tưởng. Cĩ nhiều trường hợp, hiện tượng thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố tác động khơng thể loại trừ được, nhưng ta chỉ xét mối quan hệ giữa một số rất ít yêu tố; như vậy, hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng.
Giai đoạn 4
Mức độ 1: TN đơn giản, HS đã biết cách thực hiện các phép đo.
Mức độ 2: HS đã biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng việc bố trí các TN cho sát với điều kiện lí tưởng cĩ khĩ khăn. GV phải giúp đỡ bằng cách giới thiệu phương án TN để HS thực hiện.
Mức độ 3: Cĩ nhiều trường hợp TN kiểm tra là những TN kinh điển rất phức tạp và tinh tế, khơng thể thực hiện ở trường THPT. Trong trường hợp này, GV mơ tả cách bố trí TN rồi thơng báo kết quả các phép đo để HS gia cơng các số liệu, rút ra kết luận hoặc GV thơng báo cả kết luận.
Giai đoạn 5
Mức độ 1: Ứng dụng trong đĩ HS chỉ cần vận dụng định luật vật lí để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng hoặc tính tốn trong điều kiện lí tưởng. Vật chỉ bị chi phối bởi vài định luật đang nghiên cứu. Đĩ là những bài tập do GV nghĩ ra.
Mức độ 2: Xét một ứng dụng kĩ thuật đã được đơn giản hĩa để cĩ thể chỉ cần áp dụng một vài định luật vật lí.
Mức độ 3: Xét một ứng dụng kĩ thuật trong đĩ khơng chỉ áp dụng các định luật vật lí mà cịn phải cĩ những giải pháp đặc biệt để làm cho hiện tượng vật lí cĩ tính hiệu quả cao, sao cho thiết bị được sử dụng thuận tiễn trong đời sống và sản xuất. Trong loại ứng dụng này HS khơng phải vận dụng những định luật vật lí vừa được thiết lập mà cịn vận dụng tổng hợp những hiểu biết, những kinh nghiệm nhiều lĩnh vực khác nhau của vật lí.