CHƢƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH MATLAB VÀ ỨNG DỤNG
2.1 Tổng quan về mơ hính
2.1.4 Phương pháp mơ hình trong nghiên cứu vật lý và các giai đoạn của của
Trong phƣơng pháp mơ hính, ngƣời ta xây dựng các mơ hính mang những tình chất cơ bản của vật thể, hiện tƣợng, quá trính và mối quan hệ giữa chúng. Việc nghiên cứu trên mơ hính sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên đối tƣợng thực, những kết quả nghiên cứu trên mơ hính sẽ chuyển sang cho đối tƣợng gốc, giúp ta thu đƣợc những thơng tin mới về đối tƣợng gốc, dự đốn đƣợc tình chất hiện tƣợng mới có thể có của đối tƣợng nghiên cứu.
Nhín chung, phƣơng pháp mơ hính trong vật nghiên cứu Vật lý có các giai đoạn nhƣ sau:
Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tình chất của đối tƣợng gốc
Bằng quan sát thƣ̣c nghiê ̣m, ngƣời ta xác đi ̣nh đƣợc mô ̣t tâ ̣p hợp nhƣ̃ng tính chất của đối tƣợng nghiên cứu . Giai đoa ̣n này còn đƣợc go ̣i là tập hợp những dữ kiện ban đầu làm cơ sở để xây dựng mơ hính.
Giai đoạn 2: Xây dựng mơ hính
Do kết quả của sự tƣơng tự, ngƣời ta xây dựng một mơ hính sơ bộ , chƣa đầy đủ. Mơ hính này mới chỉ có trong óc ngƣời nghiên cứu . Trong giai đoa ̣n này , trì tƣởng tƣơ ̣ng và trƣ̣c giác giƣ̃ mô ̣t vai trò hết sƣ́ c quan tro ̣ng. Nó giúp ngƣời nghiên cứu rút ra những thuộc tình căn bản , những mối quan hệ cần thiết để tạo ra hính mẫu trong tƣ duy. Dựa vào hính mẫu này nhà nghiên cƣ́u xây dƣ̣ng nhƣ̃ng mơ hình thâ ̣t hoặc các mơ hính kì hiệu . Trong trƣờng hợp mơ hìn h lý tƣởng , ngƣời ta thƣờng đem đới chiếu mơ hính trong tƣ duy với nhƣ̃ng vâ ̣t, nhƣ̃ng hiê ̣n tƣợng mà ngƣời ta quen biết.
Giai đoa ̣n 3: Thao tác trên mơ hính, suy ra hệ quả lý thuyết
Sau khi xây dƣ̣ng mô hình , ngƣời ta áp dụng các phƣơng pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau tác động lên mơ hính và thu đƣợc kết quả và các thơng tin mới. Đối với mơ hính vật chất ngƣời ta làm thì nghiệm thực trên mơ hính, đối với mơ hính lý tƣởng thí tiến hành các thao tác logic trong óc, tức là áp dụng những phép tình hay những phép suy luận logic trên các ký hiệu . Ngƣời ta coi viê ̣c này nhƣ làm mô ̣t thí nghiê ̣m đă ̣c biê ̣t go ̣i là thí nghiê ̣m lý tƣởng . Thì nghiệm lý tƣởng tuy khơng có thật nhƣng có vai trò rất lớn trong khoa ho ̣c. Theo Heisenbërg: Thì nghiệm đó đƣợc sáng tạo ra để giải thìch những vấn đề đặc biệt quan trọng , bất kể là thƣ̣c tế ta có thể thƣ̣c hiê ̣n đƣợc thí nghiê ̣m đó hay không . Dĩ nhiên, điều quan tro ̣ng là thí nghiê ̣m đó có thể thƣ̣c hiê ̣n đƣợc về nguyên tắc mă ̣c dù kỹ thuâ ̣t thƣ̣c nghiê ̣m của nó có thể rất phƣ́c ta ̣p . Trong phƣơng pháp mơ hính lý tƣởng, ngƣời ta có thể dự đốn đƣợc sự vận động của mơ hính trong những điều kiện xác định theo những quy luật riêng. Kết quả cần thu đƣợc đó là những hệ quả của q trính tƣơng tác hoặc mức độ cụ thể trong từng phép thử với các điều kiện khác nhau. Vật lý hiện đại phát triển đã cho thấy rằng mơ hính đem lại kết quả nhanh chóng hơn và tƣơng đối chình xác. Điều này giúp cho q trính
tạo ra một phát minh hay sáng chế rút ngắn bớt thời gian, giảm chi phì và cũng đồng nghĩa với việc giảm bớt khó khăn trong lao động khoa học.
Thì nghiệm lý tƣởng thực chất là một thao tác logic , chƣ́ không phải là mô ̣t phƣơng pháp n ghiên cƣ́u khách quan , nhƣ̃ng kết quả trên mô hình phải đƣợc chuyển về đối tƣơ ̣ng nghiên cƣ́u (đối tƣợng gốc) xem có phù hợp hay không.
Giai đoa ̣n 4: Thực nghiệm kiểm tra
Thực tiễn là tiêu chuẩn để kiểm nghiệm những sản phẩm của tƣ duy. Bản thân mơ hính là một sản phẩm của nhận thức nên cần phải kiểm tra sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu đƣợc từ mơ hính với những kết quả thu đƣợc từ đối tƣợng gớc. Nếu có sự sai lệch thí phải điều chỉnh mơ hính , có những trƣờng hợp phải bỏ hẳn mô hình đó và thay bằng mơ hình khác.
Vì dụ : Mơ hính đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa li độ và thời gian trong dao động tắt dần cho thấy biên độ dao động giảm dần theo thời gian nhƣng khơng hồn tồn tuân theo hàm mũ. Từ đó đặt ra câu hỏi rằng mơ hính xây dựng đã phù hợp chƣa, hay lý thuyết đƣợc xây dựng cần đƣợc tiếp tục hoàn chỉnh?
Những mơ hính đã đƣợc kiểm nghiệm trong thực tế là những mơ hính phản ánh một số mặt của thực tế khách quan. Nó có thể bị thay đổi, hồn chỉnh thêm hoặc bị bác bỏ khi ngƣời ta có thêm những thơng tin chình xác hơn về đối tƣợng.
2.1.5 Phương pháp mơ hình trong dạy học Vật lý
Vai trị của mơ hính trong dạy học Vật lý
Trong nghiên cứu khoa học Vật lý, mơ hính và phƣơng pháp mơ hính có chức năng nhận thức, nó giúp ta phát hiện ra những đặc tình mới, hiện tƣợng mới, quy luật mới. Nếu xem xét q trính học tập của học sinh dƣới góc độ một hoạt động nhận thức thí mơ hính cũng có chức năng nhƣ trong nghiên cứu khoa học Vật lý.
Trong khi dạy học, học sinh nhiều khi khơng đủ khả năng xây dựng mơ hính để thay thế vật gốc trong nghiên cứu nhƣng giáo viên có thể sử dụng mơ hính để thay thế
với mục đìch sƣ phạm nhƣ một phƣơng tiện trực quan nhằm làm cho học sinh hiểu rõ một vấn đề nào đó.
Trong nghiên cứu khoa học Vật lý, mơ hính vật chất có vai trị rất hạn chế ví nó mang đến rất ìt thơng tin mới khi thao tác trên mơ hính, tuy nhiên nó lại có tác dụng rất quan trọng trong dạy học, nó có thể giúp học sinh hiểu đƣợc những hiện tƣợng không quan sát trực tiếp đƣợc.
Các mơ hính lý tƣởng tuy rất có tác dụng trong hoạt động nhận thức nhƣng nhiều khi địi hỏi ở học sinh một trính độ tƣ duy trừu tƣợng cao, một cơ sở thực nghiệm phong phú và kinh nghiệm bản thân dồi dào mới có thể xây dựng đƣợc các mơ hính. V.G.Razumơxki khi bàn về phƣơng pháp mơ hính trong dạy học cũng nhận định rằng: “Ở giai đoạn xây dựng mơ hính, ví việc tím ra những đối tƣợng trừu tƣợng thìch hợp có thể thay thế cho q trính, hiện tƣợng nghiên cứu là rất khó, nên thơng thƣờng thí học sinh khơng thể làm việc đó, tình tự lực của họ trong giai đoạn này bị hạn chế”. Các mức độ sử dụng phƣơng pháp mơ hính trong dạy học Vật lý
Mức độ 1:
Giáo viên trính bày các sự kiện thực tế mà học sinh khơng thể giải thìch đƣợc bằng kiến thức cũ của họ, sau đó đƣa ra mơ hính mà các nhà khoa học đã xây dựng và vận dụng mơ hính để giải thìch các hiện tƣợng trên.
Học sinh có phần thụ động tiếp thu thơng tin về các mơ hính , chỉ cần họ biết phân biệt mô hình với thƣ̣c tế và làm quen với cách sƣ̉ du ̣ng mô hình để giải thích thƣ̣c tế.
Mức độ 2:
Học sinh sử dụng các mô hính mà giáo viên cung cấp để giải thìch một số hiện tƣợng đơn giản tƣơng tự với hiện tƣợng ban đầu đã biết.
Mức độ 3:
Học sinh sử dụng mơ hính mà giáo viên đƣa ra để dự đoán hiện tƣợng mới. Mức độ 4:
Học sinh dƣới dự hƣớng dẫn của giáo viên tham gia vào cả 4 giai đoạn của phƣơng pháp mơ hính, do đó nắm vững tình năng của mơ hính và sử dụng đƣợc mơ hính để giải quyết nhiệm vụ nhận thức.
Mức độ 5:
Học sinh tự lực xây dựng mơ hính để giải quyết nhiệm vụ nhận thức của mính.