VÀ NĂNG LỰC SÁNG TẠO
I. 2,3.3.2 — Suy luận về sự tương tự các mối quan hệ giữa các đối tượng
a) Suy luận tương tự về mỗi quan hệ nhân quả:
Suy luận tương tự này dựa trên nhận định các nguyên nhãn cùng loại (hoặc tương tự
nhau) đưới những diéu kiện như nhau có thể sẽ gây ra những kết quả cùng loại hoặc
tưởng tự nhau.
Cấu trúc của suy luận loại này: A và B là đối tượng cùng loại Nếu C là nguyên nhân của A thí có thể suy luận rằng : C cũng có thể là nguyên nhân của B.
re VỤ: Đặt một kim nam châm thử gắn một nam châm điện “# kim nam cham bị
lệch; nguyên nhân chủ yếu là do chịu sự tác dung của từ trường nam châm điện.
Đặt một kim nam châm thử gắn một dây dẫn có dòng điện chạy qua => kim
nam chấm cũng bị lệch.
+ Bằng suy luận tương tự đi đến kết luận: đây dẫn có đòng điện chạy qua cũng tạo ra
xung quanh nó một từ trưỡng, từ trường này đã làm lệch kim nam cham.
Như vậy đối với các đối tượng cùng loại cùng chứa một nguyên nhân, cùng gây ra bởi một nguyên nhân thì có thể nói rằng những nguyên nhân đó sẽ gẫy ra cùng một kết quả giống nhau ở đối tượng đó. :
Trường hợp các đối tượng A và B cùng loại và cùng chứa nguyên nhân C. Nếu đối tượng A chỉ ra có kết quả hoặc hiệu ứng D thì có thể chỉ ra ở B cũng xảy ra một kết quả
hode một hiệu ứng D đó.
ve Vd: Chất lỏng và chất khí đều là những chất có tính linh động, các phân tử không
liên kết chat chẽ. Các chất léng giy ra áp suất trong lòng chúng là do chúng có trọng lượng. Ta lại biết các chất khí cũng có trọng lượng. Vì vậy có thể suy luận tương tự rằng các chất khí cũng gây ra áp suất trong lòng chúng .
Suy luận tương tự này dựa trên kinh nghiệm : nếu mục đích giống nhau có thé được
thực hiện nhờ các phương tiện giống nhau và ngược lại. Suy luận này được sử dụng đặc
biết trong việc vận dụng các kiến thức Vật Lý trong thực tién.
e Vụ : Các tính chất tạo ảnh bởi thấu kính hội tụ và gương cấu lõm dưởi những điều kiến giổng nhau và lại biết: có thể sử dung một thấu kính hôi tu làm vat kính trong việc chế tao kính thiên văn. Ta có thể suy luận tương tư rằng cũng có thể sử dung gương cẩu
lồm làm vật kính trong việc chế tao kính thiền vẫn.
©) Suy luận tương tự vé sự tương ting:
Suy luân tương tự này là sự gan mối quan hé tốn tại giữa các yếu tố của một đối tương này sang cho các yếu tố tương ứng của một đối tượng khác .
Cấu trúc của loại suy luận này: nếu đối tượng A có các yếu tố ay, ap, 03... dg có sự
tưởng ứng ( với các yếu tố bị, bạ, bạ, ..., bn của đối tượng B và giữa các yếu tố của đối tượng A tổn tai một mối quan hệ q thi có thể suy luận rằng : giữa các yếu tố của đối tượng B cũng có thể tổn tại mối quan hệ q.
ve Vd; Công của lực đàn hồi cũng có độ lớn bằng diện tích hình giới hạn trong dé
thị F - S như công dịch chuyển của lực không đổi: công của lực đàn hồi A = Eđh * S⁄2.
1.2,3.3-3 ~ Suy luận về sự tương tự cấu trúc - chức năng của các đối tượng:
Đây là một dang cơ bin của suy luận tương tự, nó thể hiện su thống nhất biện chứng
giữa cấu trúc và chức năng của các đối tượng.
Suy luận vé sự tương tự cấu trúc - chức năng là dạng suy luận trừu tượng hóa khỏi
các tinh chất cụ thể dựa vào sự giống nhau (tương tự) hoàn toàn hoặc một phần cấu trúc hay chức ning của hai đối tượng mà rút ra kết luận về sự có thể giống nhau (tương tự)
về mat chức năng và cấu trúc của chúng.
vw Vợ: Su tương tự giữa lực và từ : lực từ - lực điện; cảm ứng từ - cảm ứng điện; ...
Sự tương tự giữa cơ học sóng và quang học sóng : giao thoa, phản xạ, khúc xa, bước sóng, pha, ...
Suy luận tương tự về cấu trúc — chức ning còn được vận dụng trong việc nghiên cứu
lý thuyết các hệ thống khác nhau cũng như trong việc thiết kể các mô hình diéu khiển
trong thực tiền.
ow Vú: Dua vào sự tương tự giữa các cấu trúc xác định ở các động vật để chế tạo
trong ky thuật các máy móc có cùng chức năng như vậy: cảnh chim - cánh máy bay; hệ
thống đây thắn kinh - người máy: sự vững chãi của cây luấ - tháp truyền hinh: . . -
Việc xử dung phương pháp tương tự góp phẩn nding cao hiểu quả của giữ học thể hién trước hết ở tính sâu sắc, tính hé thống của các kiến thức vì nó tạo điểu kiên cho lọc sinh liên kết cái chưa biết với cái đã biết, phát hiện những mối quan hệ giữa các hệ thống khác nhau ở các phẩn khác nhau của Vật LY cũng như những dấu hiệu giống nhau và khác nhau của chúng. Ngoài ra còn làm cho học sinh để hình dung các hiện tượng mà
quá trình Vật Lý không thể quan sát trực tiếp được. Tuy nhiên điều kiện cơ bản cho việc
sứ dụng phương pháp tương tự dat kết quả là học sinh phải có vốn hiểu biết về đối tượng dem so sánh từ những bài hoc trước, tử những kinh nghiệm sống.Khi sử dụng phương pháp tương tự phải làm sáng tỏ phạm vi của sự tương tự, phát hiện không những các dấu hiệu giống nhau mà còn cả những dấu hiệu khác nhau, đặc biệt là các dấu hiệu khác
nhau cơ bin để phân biệt chúng với nhau.Nhỡ vậy, việc sử dụng phương pháp tương tự sẽ giúp hiểu sâu sắc hơn các đối tượng đem so sánh và tránh được việc rút ra kết luận
sai lầm
1.3.4 - Phương pháp mô hình hoá:
1.3.4.1 - Đặc điểm:
Phương pháp mô hình hoá là một phương pháp nhận thức khoa học tức là phương
pháp đối tượng nhận thức trên mô hình của nó. Mô hình được hiểu theo nghĩa chung
nhất là một vật hay một hệ thống vật đóng vai trò là vật đại điện cho một vật hay các vật khác mà ta cắn nghiên cứu.
Trong Vật Lý học, V.A.Stôphơ đã định nghĩa:
“Mô hinh là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách
vắt chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin
mới vé đổi tượng”.
Do đó, cắn đặc biệt chú ý đến sự khác biệt cơ bản giữa mô hình va đối tượng vật chất: mô hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng, cùng một đổi tương nhưng có thể có nhiều mô hình khác nhau vì thể mô hình không đồng nhất với đối tượng mà nó chỉ là công cu để nghiên cứu đối tượng.
1.3.4.2~ Chức năng của phương pháp mô hình hoá:
Trong Vật Lý học, mô hình có các chức năng sau:
© mô tả sự vat, hiện tượng.
© giải thích các tính chất và hiện tượng có liên quan đến đối tượng
“- tiên đoán các tính chất và hiện tượng mới.
Một mô hình không phải chỉ dùng để mô tả và giải thích các hiện tượng Vật Lý mà lớn thế nữa, nó còn được dùng để tiên đoán những hiện tượng mới. Không có chức ning tiên đoán này, mô hình mất đi vai trò quan trọng của nó trong khoa học.
Tuy nhiên cũng cẩn phải chú ý đến tính hai mặt của phương pháp này: nó có khả ning mở đường cho lý thuyết mới, nhưng cũng có khả năng bảo thủ, can trở sự ra đời của lý thuyết mới.
1.2.4.3 = Các loại mô hình sử dụng phổ biến trong Vật Lý học;
1.2.4.3.1 — Mô hình vật chất:
La mô hình bằng vật thé, trên đó phản ánh những đặc trưng cơ bản về mặt hình học,
Vật Lý hoc. động lực học. chức ning học của đối tượng nghién cứu.
te Vụ : mô hình máy bay, mô hình hệ mật trời, mô hình đông cơ đốt trong...
a) mô hình hình ảnh: mô tả trung thực đối tượng về cấu trúc lẫn kiến thức.
bì mô hình mô tả: có thể phóng to hoặc thu nhỏ một đối tượng nào đó.
Loại mô hình này là do con người làm ra và chỉ được sử dụng ở giai đoạn thấp của quá trình nhận thức khí cắn hình thành những biểu tượng hộc thu nhập kiến thức cĩ tính chal kinh nghiệt. Những kiến thức thu được trên mô hình là những tính chất bên ngoài
của hiện tướng hay đổi tượng thực.
47
1.2,4.3,2~ Mô hình lý tưởng :
La những mỗ hình tritu tượng, trên đó về nguyên tắc người ta chỉ áp dụng những thao tác tu duy lý thuyết. Các phần tử của mô hình và các đối tượng nghiên cứu thực có thể có bản chất Vật Lý hoàn toàn khác nhau nhưng hoạt động theo những quy luật giống
nhau. Các mô hình lý thuyết có thể có rất nhiều loại, tùy theo mức độ trừu tượng khác
nhau.
@) Mô hinh ký liệu:
I.à hệ thống những ký hiệu được dùng để mô tả, thay thế một sự vật = hiện tượng Vật Lý. Trong Vật Lý rất hay sử dụng loại mô hình toán học để nắm bắt được cấu trúc
vat chất của nó.
re Vd; mô hình thuyết động học phần tử, mô hình phương trình dao động điều hòa, .
b) Mé hình biểu tượng:
La loại mô hình có tính khái quát hóa và trừu tượng hóa cao nhất của mô hình lý tưởng trong Vật Ly học; nó không tổn tai trong không gian, trong thực tế ma chỉ có trong
tư duy của con người.
re. Vd : mô hình phân tử trong thuyết động học phân tử của chất khí là mô hình mang
nhiều đặc tính không thể điển tả bằng một vật cu thể hay một ký hiệu ( quả cẩu đàn hếi có lực hút, lực đẩy, chuyển động hỗn loạn, . . .)
Trong Vật Lý học, những m6 hình biểu tượng có tác dụng to lớn đối với quá trình nhận thức nên chúng giữ một vị trí quan trọng. Mô hình ký hiệu và mô hình biểu tượng
trong sáng tạo khoa học Vật Lý liên quan mật thiết với nhau và có ảnh hưởng đến sự
phát triển của nhau.
Ngày nay cảng có nhiều mô hình ly tưởng hơn và nó như tách ra khỏi thế giới hiện thực vật chất để tổn tại trong một vùng không gian nào đó. Do đó, nếu không có hiểu biết vẻ Vật Ly thì rất dé suy nghĩ theo những quan điểm triết học không đúng đắn.
1.2.4.4~ Phương pháp mô hình hóa trong Vật Lý học:
‘Trong phương pháp mô hình, người ta xây dựng các mô hình mang những tính chất
cơ ban của vật thể, hiện tượng, quá tring và mối quan hệ giữa chúng. Việc nghiên cứu
trên mô hình sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên chính đối tượng thực, những kết quả
nghiên cứu trên mô hình sẽ chuyển sang cho đối tượng gốc. cho phép ta thu được những
thông tin mới về đối tượng gốc, dự đoán được những tính chất, hiện tượng mới có thể có của vật gốc.
Phuong pháp mô hình được xây dựng chủ yếu bằng phương pháp tương tự và suy
luận tương tự. Cơ sở lý thuyết của phương pháp mô hình hóa là lý thuyết tương tự.
% Các giai đoạn tiến hành phương pháp mô hình hóa:
# Giai đoạn !: nghiên cứu những tính chất của đối tượng gốc.
Bằng quan sat thực nghiệm, người ta xác định được mét tập hợp những tính chất của đối tương nghiên cứu. Giai đoạn này được gọi là tập hợp các sự kiện ban đầu làm cơ sở
xây dung m6 hình.
#- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình
Là giai đoạn mang tính sáng tạo cao, dùng chủ yếu những kết quả đo suy luận tương
tự để có những hình dung sơ bộ về đối tượng cẩn nghiên cứu. Trong giai đoạn này, vai
trò của trí tưởng tượng và trực giác nhạy bén cực kỳ quan trọng. Chính nhờ sự tưởng
tượng và trực giác này mà ta sẽ tách được những tính chất, những mối quan hệ thứ yếu của đối tượng ra khỏi những tính chất, những mối quan hệ chủ yếu chi phối đối tượng; từ
trên co ở đó người ta bất đầu hình dung ra mô hình.
“=- Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình suy ra hệ quả lý thuyết.
Sau khi xây dựng mô hình, người ta áp dụng những phương pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm khác nhau tác động lên mô hình và thu được kết quả, những thông tin mới. Đối với mô hình vật chất thì tiến hành thí nghiệm thực trong mô hình, còn đối với mô hình lý
tường thì tiến hành những phép suy luận logic trên các ký hiệu,
© Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiểm tra.
Giai đoạn này cho chúng ta khả ning xác nhân hoặc phủ nhận mô hình được tiến
hành trên cơ sở kiểm tra các hệ quả tiên đoán được từ các kết quả trên mô hình. Vì bản
thân mô hình là một sản phẩm của nhân thức nên cắn phải kiểm tra sự đúng đấn của nó
bằng cách đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với những kết quả thu được trực tiếp từ đổi tượng gốc. Nếu sai lệch thì phải diéu chỉnh ngay chính mô hình, thâm chí có trường hợp phải bỏ hẳn mô hình đó và thay bằng một mô hình khác,
1.2.4.5 ~ LÍu = nhược điểm của phương pháp mô hình trong Vật Ly học:
a) Vu điểm:
Phương pháp mô hình gíp ta hiểu rõ đối tượng nghiên cứu. Mô hình là vật đại diện.
trên đó ta sẽ tác độngnhững thao tác logic và thực nghiệm. Rất nhiều hiện tượng và quá
trình được giải thích rd ràng thông qua mô hình.
ee Vd : mô hình khí lý tưởng giải thích các định luật thực nghiệm về chất khí (định
luật Bồi - Mariôt; định luật Gay = Lussac; ding luật Saclơ)
Phung pháp mô hình trong nhiều trường hợp đã dẫn đến lý thuyết mới.
se Vd : mô hình sóng Dobroi đã dẫn đến cơ học lượng tử.
Phương pháp mô hình có thể giúp ta phát hiện ra những sự kiện mới chưa biết đến.
Đặc biệt mô hình toán học có tác dụng tiên đoán rất lớn.
vw Vụ ; Dựa vào phương trỡnh năng lượng của electron E = pe + mc? Dirọc đó
tiên đoán được ngoài clectron có nang lượng dương còn tốn tại một hạt khác có năng
lượng âm, Điều này về sau thực nghiệm đã xác nhận là đúng ~ hạt có năng lượng âm đó
là positron,
Các mô hình tuy phản ánh thế giới khách quan nhưng không thé thay thé hoàn toàn
được hiện thực khách quan, thậm chí nhiều mô hình chỉ có giá trị hoàn toàn như một
phương tiền công cụ.
te Vi; Mô hình * ête vũ trụ “ của Macxoen để xây dung các phương trình Macxoen vẻ điện từ trường, nhưng ngay trong các phương trình đó cũng không có số hang nao đặc
trưng cho Cte vũ trụ.
Mỗi mỏ lành chỉ phần ánh được một mat nào đó của thế giới khách quan; nhưng khi sử dụng một mô hình người ta thường gần cho nó môi tim khái quát rộng hon, Và đôi khi vì quá tin vào một mô hình đã được xác lập mà người ta đi đến sự bảo thủ. không thửa nhân những sư kiện thực tế mới trái với mô hình đó.
ee Vụ : Vì quá tin vào mô hình cơ học theo Newton nén các nhà khoa học phải trải
qua một thời kỳ dài dẫn vặt và đấu tranh mới xác lập được những quan điểm lượng tử và
tương đối tính là những mô hình mới phản ánh sâu sắc, đẩy đủ hơn thế giới vật chất.
Day học bằng phương pháp mô hình rất quan wong vì nếu không cẩn thân sẽ dẫn
đến việc hình thành ở học sinh những nhân thức sai về Vật Lý học. Do đó, trong dạy học phải trả mô hình lại cho mô hình để hình thành ở học sinh những nhận thức. những quan niệm đúng din về kiến thức Vật Lý.
1.2.5 = Phương phiip suy luận :
Suy luận là vai trò tư duy của con người trong nhận thức nên nó luôn luôn tổn tại
trong mọi giai đoạn của hoạt động nhận thức.
Gém có hai loại: suy luận quy nạp và suy luận dién dịch.
1.2.5.1 - Suy luận quy nạp:
Suy luận quy nạp là suy luận trong đó kết luận là tri thức chung được khái quát từ các trí thức ít chung hơn hay đi từ cái riêng đến cái chung.
Tiền để tất yếu của suy luận quy nap là sự thừa nhận quy luật phát triển của thế giới khách quan. Sư tổn tại quy luật đó cho phép phát hiện cái riêng và do đó phát hiên cái
chung.
Để thực hiện vững chắc suy luận quy nạp, cắn tuân theo hai điều kiện:
“=- phải được khái quất hóa từ các đấu hiệu bản chất.
®- chỉ được sử dụng khi các đối tượng là cùng loại, tương tư.
$1