Chương 3. ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở THPT
3.5. Tổ chức dạy học vật lý theo PPTN ở THPT
3.5.1. Các dạng hoạt động của HS trong khi áp dụng PPTN
Hiện tượng Vật lí rất phức tạp và đa dạng. Trong lịch sử, các nhà Vật lí 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 Vật lí 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 chỉ nêu những dạng hoạt động của HS trong khi áp dụng PPTN:
Thấy được nhu cầu cần phải xem xét.
Xây dựng một giả thuyết mới về mối quan hệ đó.
Tìm một hệ quả suy ra từ giả thuyết (bằng suy luận logic hay toán học).
Lập phương án TN kiểm tra dự đoán.
Tiến hành TN kiểm tra.
Kết luận.
Vận dụng vào thực tiễn.
3.5.2. Rèn luyện cho HS những kỹ năng cần thiết khi áp dụng PPTN
Xây dựng tình huống có vấn đề tạo ra hứng thú ban đầu nhưng muốn duy trì được hứng thú, tính tích cực, tự giác trong một quá trình hoạt động thì cần phải giúp đỡ cho HS sao cho họ có thể thành công trong khi thực hiện các hành động. Càng thành công họ càng cố gắng vươn lên thực hiện các nhiệm vụ khó khăn hơn, phức tạp hơn. Có thể rèn luyện những kỹ năng theo hai cách: Một là làm theo mẫu nhiều lần (bắt chước) theo một Angôrit (một trình tự chặt chẽ, máy móc), hai là rèn luyện theo những cơ sở định hướng (đó là những sơ đồ, những kế hoạch tổng quát).
Rèn luyện kỹ năng theo con đường Angôrit hóa thường được ở cấp Trung học cơ sở khi bắt đầu học Vật lí, rèn luyện những hành động và thao tác vật chất. Chẳng hạn như để hình thành kỹ năng sử dụng lực kế để đo lực.
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 Angôrit 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. Sơ đồ định hướng đó có thể áp dụng cho nhiều mục đích tương tự.
Thí dụ như để rèn luyện kỹ năng lập phương án TN để kiểm tra một giả thuyết có thể thực hiện theo sơ đồ định hướng sau:
Chọn một hệ quả suy ra từ lý thuyết, hệ quả đó biểu hiện ra ở hiện tượng, những đại lượng Vật lí có thể quan sát hoặc đo lường được.
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 TN bao gồm:
Lập sơ đồ bố trí các dụng cụ thiết bị mà ta cho là hợp lý nhất để cho hiện tượng xảy ra, các hiện tượng phải đo bộc lộ ra.
Tiến hành TN theo những trình tự đã định.
Thu thập tài liệu, số liệu quan sát được ghi vào bảng.
Xác định sơ bộ những sai số của phép đo.
Xử lý kết quả TN: Từ bảng số liệu rút ra những mối quan hệ, phụ hàm số, lập công thức của sự phụ thuộc cần kiểm tra. So sánh kết quả thu được trong TN với kết quả dự đoán.
Kết luận về tính chân thật của giả thuyết.
3.5.3. Quan hệ giữa bồi dƣỡng năng lực sáng tạo cho HS và rèn luyện áp dụng PPTN
Làm quen với phương pháp nhận thức Vật lí chính là làm quen với phương pháp tìm tòi sáng tạo trong Vật lí học. Vì thế phương pháp nhận thức có một vai trò quan trọng trong giáo dục hiện nay, nó không còn chỉ là công cụ mà đã trở thành một mục tiêu học tập.
Vật lí ở trường PT hiện nay chủ yếu là Vật lí thực nghiệm. Bởi thế PP nhận thức được sử dụng phổ biến là PPTN. PPTN không phải đơn giản là làm TN mà là sự phối hợp giữa quan sát TN với sự suy nghĩ lý thuyết để rút ra những kết luận có tính khái quát, phổ biến, vượt ra khỏi những TN cụ thể riêng biệt. Nhờ thế mà PPTN giúp ta tìm tòi phát hiện ra cái mới.
Từ trước đến nay chúng ta đã bàn nhiều đến TN Vật lí, nhưng rất ít chú ý đến vận dụng PPTN một cách đầy đủ có hiệu quả. Trong các giai đoạn chính của PPTN, có hai giai đoạn của PPTN thể hiện rõ sự sáng tạo là khâu xây dựng giả thuyết và bố trí TN kiểm tra.
Trước một vấn đề, một câu hỏi mà với những kiến thức đã biết, những PP đã biết không thể trả lời được, HS không thể trả lời chính xác đúng ngay được. Họ phải dự đoán, thử đưa ra một nguyên nhân mới, một mối quan hệ mới, một tính chất mới của sự vật, một cách lập luận mới… để trả lời câu hỏi.
Muốn biết lý giải đó, câu trả lời dự đoán đó có đúng không, có phù hợp với thực tế không thì phải làm TN để kiểm tra. Trong PPTN ta coi thực tiễn là tiêu chuẩn của chân lý. Đưa ra phương án TN để kiểm tra một giả thuyết cũng là một việc đòi hỏi sự sáng tạo cao. Ở đây bắt buộc HS phải tìm cách tìm được mối liên hệ giữa giả thuyết
Lâu nay do chịu ảnh hưởng của PPDH cổ truyền, nặng về thông báo, giảng giải những kết quả mà các nhà khoa học đã thu được cho nên ta không chú ý đến hai khâu này, thậm chí còn coi là quá khó, mất thì giờ không làm được. Chúng ta có làm TN, thậm chí làm nhiều TN, nhưng chỉ là những TN minh họa. Đôi khi cũng làm TN có tính nghiên cứu, nghĩa là từ TN rút ra kết luận. Song những TN đó phần nhiều đã do GV sắp sẵn, thành công ngay, đạt kết quả mong muốn ngay, nhìn thấy ngay, không phải suy nghĩ sáng tạo gì nhiều. Như thế TN chỉ có tác dụng như một phương tiện trực quan, giúp cho PPTN dễ hiểu chứ không có tác dụng rèn luyện khả năng sáng tạo.
Trong suốt sáu năm học Vật lí ở trường PT (từ lớp 7 đến lớp 12) rất ít bài có các khâu xây dựng giả thuyết và kiểm tra giả thuyết.
Hiện nay, nền giáo dục Việt Nam lấy việc rèn luyện tư duy sáng tạo bằng PPTN làm mục tiêu quan trọng. Bởi thế, bắt đầu từ năm học 2000 – 2001 đã cho thí điểm chương trình trung học cơ sở mới. Trong đó Vật lí bắt đầu được học từ lớp 6. Chương trình mới này đăc biệt coi trọng việc áp dụng PPTN. Thường xuyên trong các bài học xây dựng kiến thức mới có hai khâu “Dự đoán” và “Bố trí TN kiểm tra”.
3.5.4. Các mức áp dụng PPTN trong dạy học vật lý ở trường phổ thông
Mức 1: Thực hiện TN kiểm tra giả thuyết
Mức 2: Thực hiện TN xây dựng và kiểm tra giả thuyết
Mức 3: Thực hiện và xây dựng tình huống, TN xây dựng và kiểm tra giả thuyết.