Phối hợp phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình khi dạy mội số kiến thức về dòng điện trong các môi trường ( Vật lý 11) theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM







NGUYỄN THỊ THU HOÀI



PHỐI HỢP PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP
MÔ HÌNH KHI DẠY MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ
DÕNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƢỜNG (VẬT LÍ 11) THEO
HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH
TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG DÂN TỘC NỘI TRÖ






LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÍ












Thái Nguyên – Năm 2012


2

MỞ ĐẦU
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây ngành giáo dục đã không ngừng đổi mới chương trình,
sách giáo khoa về nội dung, phương pháp nhằm nâng cao chất lượng dạy và học.
Trong đó trọng tâm là đổi mới về phương pháp dạy học. Hội nghị lần thứ II BCH TW
Đảng cộng sản Việt Nam khoá VIII đã nêu ra: “Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo
dục là nhằm xây dựng những con người có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực
của cá nhân, làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có
kỹ năng thực hành giỏi…. Đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp học, bậc học,
áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư
duy, sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề…. Đổi mới phương pháp dạy học khắc phục
lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học…”[20].

Văn kiện đại hội IX của Đảng nhấn mạnh: “…tiếp tục nâng cao chất lượng toàn
diện, đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học, hệ thống trường lớp và hệ thống
quản lí giáo dục…”. Văn kiện đại hội đảng lần thứ X của ban chấp hành trung ương
đảng khóa IX đã khẳng định “…ưu tiên hàng đầu cho việc nâng cao chất lượng dạy và
học. Đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp dạy và học… Phát huy khả năng
sáng tạo và độc lập suy nghĩ của học sinh…”[27].
Điều 28 luật giáo dục qui định “phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy
tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng
môn học, lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn
luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm
vui, hứng thú học tập cho học sinh”[23].
Một trong những biện pháp quan trọng để thực hiện đường lối trên là đưa học
sinh vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức, thông qua hoạt động tự lực của bản thân
mà chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực, trí tuệ.
Vật lí học là môn khoa học thực nghiệm cho nên đổi mới phương pháp dạy học vật
lí cần phải hướng vào việc tổ chức cho học sinh hoạt động theo phương pháp thực nghiệm.
Phương pháp mô hình là một trong những phương pháp nhận thức khoa học và
đã được vận dụng vào trong dạy học. Nhất là trong dạy học vật lí khi nghiên cứu
những hiện tượng xảy ra trong thế giới vi mô. Phương pháp mô hình ngày càng trở nên


3

quan trọng không những trong vật lí mà cả trong những ngành khoa học tự nhiên và xã
hội khác.
Chương “Dòng điện trong các môi trường” liên quan đến những hiện tượng gần
gũi trong đời sống hàng ngày, nội dung chủ yếu là giải thích đặc tính dẫn điện và các
hiện tượng điện của các môi trường, đồng thời nêu nên một số ứng dụng của các hiện
tượng điện đó.
Đồng thời phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình có vai trò quan

trọng trong việc phát triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh, giúp học sinh hiểu biết
kiến thức một cách sâu sắc qua đó vận dụng kiến thức đã học vào giải thích các hiện
tượng thực tế, nắm được các phương pháp nhận thức của khoa học vật lí, phát huy tính
tích cực, sáng tạo của học sinh.
Qua tìm hiểu tôi thấy rất ít luận văn nghiên cứu về vấn đề này, luận văn của thạc sĩ
Kiều Văn Hòa (2001 – Dạy học theo tiến trình giải quyết vấn đề khi dạy một số kiến thức
chương “dòng điện trong các môi trường”, lớp 11 trung học phổ thông), thạc sĩ Lương
Thanh Tâm (2006 – Một số biện pháp phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh học nghề
khi dạy một số kiến thức chương “dòng điện trong các môi trường”, lớp 11 trung học phổ
thông bổ túc), Lê Thị Bạch (2009 – Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học
nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trung học phổ thông miền núi khi
dạy chương “dòng điện trong các môi trường” vật lí 11 cơ bản).
Với những lí do trên cùng với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy
học vật lí ở trường trung học phổ thông dân tộc nội trú, tôi chọn đề tài: “ Phối hợp
phƣơng pháp thực nghiệm và phƣơng pháp mô hình khi dạy một số kiến thức về
dòng điện trong các môi trƣờng (vật lí 11) theo hƣớng phát huy tính tích cực,
sáng tạo của học sinh trƣờng trung học phổ thông dân tộc nội trú”.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu lựa chọn và phối hợp phương pháp thực nghiệm và phương pháp
mô hình khi dạy một số kiến thức về dòng điện trong các môi trường (vật lí 11) theo
hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trường trung học phổ thông dân
tộc nội trú.





4

3. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU

3.1. Khách thể: Quá trình dạy học một số kiến thức chương dòng điện trong
các môi trường (vật lí 11).
3.2. Đối tƣợng nghiên cứu: Hoạt động dạy và học vật lí ở trường trung học
phổ thông dân tộc nội trú.
4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu lựa chọn, phối hợp các phương án của phương pháp thực nghiệm và
phương pháp mô hình phù hợp với tư tưởng dạy học hiện đại thì có thể nâng cao tính
tích cực, sáng tạo của học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú, góp phần
nâng cao chất lượng dạy học môn vật lí.
5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lí luận về hoạt động nhận thức của học sinh.
- Nghiên cứu lí luận về phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình.
- Nghiên cứu thực tiễn vận dụng phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô
hình ở trường trung học phổ thông dân tộc nội trú.
- Nghiên cứu giải pháp phối hợp phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô
hình ở trường trung học phổ thông dân tộc nội trú thông qua dạy một số kiến thức
chương dòng điện trong các môi trường (vật lí 11).
- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra đánh giá tính khả thi của đề tài.
6. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lí luận về hoạt động nhận thức.
- Điều tra thực tế, tổng kết kinh nghiệm.
- Thực nghiệm sư phạm: Sử dụng phương pháp thống kê toán học.
7. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu quá trình dạy học phối hợp phương pháp thực nghiệm và phương
pháp mô hình khi dạy một số kiến thức về dòng điện trong các môi trường (vật lí 11)
theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trường trung học phổ thông
dân tộc nội trú.
8. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
- Góp phần hệ thống và vận dụng thực tế về phối hợp phương pháp thực nghiệm
và phương pháp mô hình theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh

trường trung học phổ thông dân tộc nội trú.


5

- Đã xây dựng được tiến trình dạy học ba bài học trong chương “Dòng điện trong
các môi trường” – vật lí 11, theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh.
- Kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh
trong dạy học vật lí ở các trường phổ thông dân tộc nội trú.
9. CẤU TRÖC CỦA LUẬN VĂN
Luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục, bao gồm 3 chương :
Chương I : Cơ sở lí luận và thực tiễn của việ c phối hợp phương pháp thực nghiệm
và phương pháp mô hình trong dạy học vật lí.
Chương II : Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Dòng điện
trong các môi trường” (Vật lí 11) theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học
sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú.
Chương III : Thực nghiệm sư phạm.

6

CHƢƠNG I
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHỐI HỢP
PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH
TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự giác, sáng tạo, bồi dưỡng phương pháp
tự học, rèn luyện kĩ năng, vận dụng kiến thức vào thực tiễn không còn là vấn đề mới
mẻ. Cách đây 2500 năm, Khổng Tử đã quan niệm “học” để cho biết, “học” để làm.
Sau Khổng Tử nhiều nhà sư phạm lỗi lạc thế kỉ thứ XVII cũng đưa ra những
phương pháp dạy học để học sinh tự tìm tòi suy nghĩ, nắm bắt bản chất của sự vật,
hiện tượng.
Từ những năm 30 - 40 của thế kỉ trước, dạy học phát huy tính tích cực của học
sinh đã được các nhà giáo dục Nga quan tâm và đặt lên hàng đầu về công cuộc đổi mới
phương pháp dạy học [28].
J.A.Komenxki (1592 - 1670) và J.J.Ruxô cho rằng phải hướng học sinh tích cực
tự giành kiến thức bằng cách tìm hiểu, khám phá và sáng tạo. A.Distecvec thì cho rằng
người giáo viên tồi là người cung cấp cho học sinh chân lí.
Ngày nay xu hướng dạy học này trở thành xu thế chung của các nhà trường trên

thế giới và trở thành yêu cầu bắt buộc với các nhà trường Việt Nam. Khoản 2, điều 28
luật giáo dục Việt Nam ghi rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính
tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm từng lớp học,
môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ
năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng
thú học tập cho học sinh”[23].
Ở nước ta, trong những năm gần đây nghiên cứu về phương pháp dạy học đã
được đề cập nhiều dưới góc độ lí luận dạy học và được vận dụng cho một số lĩnh
vực dạy học cụ thể và được công bố rộng rãi trên các tạp chí khoa học. Có thể kể đến
các tác giả tiêu biểu như: Nguyễn Đức Thâm, Phạm Hữu Tòng, Phạm Xuân Quế,
Nguyễn Ngọc Hưng, NguyễnVăn Khải.
Đặc thù của bộ môn đã cho thấy việc sử dụng thí nghiệm và mô hình vật lí hỗ
trợ dạy học để làm nổi bật bản chất của các hiện tượng vật lí là rất cần thiết. Trong đó


7

thí nghiệm vật lí đã được nhiều nhà sư phạm sử dụng như một phương pháp dạy học
tích cực. Vấn đề này được trình bày trong công trình nghiên cứu của các tác giả như
Tô Văn Bình (Thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông – ĐHSP Thái Nguyên); Vi Thị
Thu (Một số biện pháp nhằm phát huy tính tích cực, tự lực nhận thức của học sinh
PTTH miền núi khi dạy phần cơ – nhiệt – vật lí 10); Hà Sỹ Thuyết (Sử dụng phương
pháp thí nghiệm trong giờ học vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học
sinh THCS miền núi)
Chương “Dòng điện trong các môi trường” là một trong những chủ đề khoa
học kĩ thuật quan trọng, gắn liền với cuộc sống, song kiến thức phần này khó và tương
đối trừu tượng. Khi học phần này học sinh ít được quan sát các hiện tượng vật lí một
cách đầy đủ bằng thí nghiệm, chưa hiểu đầy đủ bản chất của các dòng điện trong các
môi trường. Đối với giáo viên cũng gặp không ít khó khăn khi dạy phần kiến thức
chương này. Qua tìm hiểu tôi thấy có luận văn thạc sĩ Kiều Văn Hoà (2001 - Dạy

học theo tiến trình giải quyết vấn đề) và Lương Thanh Tâm (2006 - Một số biện pháp
phát huy tính tích cực tự lực của học sinh học nghề khi dạy một số kiến thức chương
“ Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 trung học phổ thông Bổ túc, Luận văn thạc
sĩ Đại học Thái Nguyên); Lê Thị Bạch (2009 - Phối hợp các phương pháp và phương
tiện dạy học nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trung học phổ
thông miền núi khi dạy ch
ư
ơng
“Dòng điện trong các môi
tr
ư
ờng”
Vật lí 11- cơ bản),
như vậy “ Phối hợp phƣơng pháp thực nghiệm và phƣơng pháp mô hình khi dạy
một số kiến thức về dòng điện trong các môi trƣờng (vật lí 11) theo hƣớng phát
huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trƣờng trung học phổ thông dân tộc nội
trú” là một vấn đề cần được nghiên cứu.
1.2. PHỐI HỢP PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP MÔ
HÌNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
1.2.1. Phƣơng pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí
1.2.1.1. Phƣơng pháp thực nghiệm
Galilê (1564 - 1642) được coi là ông tổ của vật lí thực nghiệm, ông đã đặt nền
móng cho phương pháp thực nghiệm. Ông cho rằng muốn hiểu thiên nhiên thì phải
quan sát trực tiếp thiên nhiên, phải làm thí nghiệm và phải hỏi thiên nhiên.
Theo Spaski phương pháp thực nghiệm xuất phát từ các quan sát và thực
nghiệm, nhà khoa học xây dựng giả thuyết. Giả thuyết không chỉ đơn giản là sự tổng


8

quát hóa các thí nghiệm đã làm, nó chứa đựng cái gì đó mới mẻ, không có sẵn trong
từng thí nghiệm. Bằng các phép suy luận logic và bằng toán học, nhà khoa học có thể
từ giả thuyết đó rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết
đến. Những sự kiện và hệ quả mới đó lại được thực nghiệm kiểm tra và nếu sự kiểm
tra đó thành công, nó khẳng định giả thuyết, biến giả thuyết thành một định luật vật lí
chính xác.
Thực chất phương pháp thực nghiệm là phương pháp nhận thức khoa học trong
đó nhà nghiên cứu tạo ra những điều kiện xác định để nghiên cứu quá trình diễn biến
của hiện tượng. Hoặc thay đổi những điều kiện để xem hiện tượng thay đổi như thế
nào. Có thể nói phương pháp thực nghiệm là phương pháp thu lượm thông tin bằng
cách sắp đặt các điều kiện để sự vật hiện tượng tự bộc lộ những qui luật tự nhiên của
chúng nhờ đó nhà nghiên cứu có thể xây dựng hoặc kiểm tra được tri thức mới [2].
1.2.1.2. Các giai đoạn của phƣơng pháp thực nghiệm
Trong dạy học vật lí để giúp HS có thể bằng hoạt động của bản thân mà tái tạo,
chiếm lĩnh tri thức thì cách tốt nhất là giáo viên phỏng theo phương pháp thực nghiệm
của các nhà khoa học, tổ chức cho học sinh hoạt động theo 5 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Giáo viên mô tả hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí
nghiệm và yêu cầu học sinh dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc
xác lập một mối quan hệ nào đó.
Giai đoạn 2: Giáo viên hướng dẫn, gợi ý cho học sinh xây dựng một câu trả lời
dự đoán ban đầu, dựa vào quan sát và kinh nghiệm bản thân, vào kiến thức đã
có…(xây dựng giả thuyết).
Giai đoạn 3: Từ giả thuyết, dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra hệ
quả; dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí.
Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra dự
đoán trên có phù hợp với thực nghiệm không.
Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức: Học sinh vận dụng kiến thức để giải thích
hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn để nghiên cứu các thiết bị thí nghiệm.
Dạy học bằng phương pháp thực nghiệm là một hướng ưu tiên ở trường phổ
thông. Để thực hiện tốt mỗi giai đoạn của phương pháp thực nghiệm đòi hỏi phải có

suy nghĩ sáng tạo, có kĩ năng, kĩ xảo. Người giáo viên phải tùy theo nội dung kiến


9

thức, trình độ học sinh và trang thiết bị của nhà trường phổ thông để vận dụng linh
hoạt phương pháp này [ 16], [17].
1.2.1.3. Những yêu cầu chung đối với phƣơng pháp thực nghiệm
- Xác định rõ logic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng thí nghiệm
phải là bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể
trong tiến trình nhận thức. Trước mỗi thí nghiệm phải đảm bảo cho học sinh ý thức
được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích thí nghiệm.
- Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí thí nghiệm, tiến hành thí
nghiệm (để đạt được mục đích thí nghiệm cần sử dụng những dụng cụ nào, bố trí ra
sao, cần tiến hành thí nghiệm theo các bước nào, cần quan sát, đo đạc cái gì). Không
xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản.
- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả các
giai đoạn thí nghiệm bằng cách giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ thể.
- Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệm phải
thành công (hiện tượng xảy ra quan sát được rõ ràng, kết quả đo có độ chính xác chấp
nhận được).
- Việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm phải tuân theo
các quy tắc an toàn [16].
1.2.1.4. Vai trò của phƣơng pháp thực nghiệm trong vật lí phổ thông
Thí nghiệm Vật lí có vai trò rất quan trọng trong việc dạy học Vật lí ở trường
phổ thông. Nó có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy
học (đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức - kĩ năng mới, củng cố kiến
thức, kiểm tra và đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh) [6], [15].
1.2.1.4.1. Thí nghiệm là phƣơng tiện đơn giản hóa và trực quan hóa việc quan sát
các sự vật - hiện tƣợng trong dạy học Vật lí

Trong tự nhiên và trong kĩ thuật, rất ít các hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra
dưới dạng thuần khiết. Nhờ các thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, quá
trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi được, có thể quan
sát đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức được nguyên nhân, bản chất
của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng.
Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng tiếp thu được
những thông tin chân thực về các hiện tượng, quá trình vật lí. Đặc biệt trong việc


10

nghiên cứu các lĩnh vực của vật lí mà ở đó các đối tượng cần nghiên cứu không thể tri
giác trực tiếp bằng các giác quan của con người thì việc sử dụng các thí nghiệm mô
hình (các thí nghiệm được tiến hành trên những mô hình vật chất thay thế cho đối
tượng gốc cần nghiên cứu) để trực quan hóa các hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu
là không thể thiếu trong dạy học vật lí.
1.2.1.4.2. Thí nghiệm là phƣơng tiện góp phần phát triển toàn diện nhân cách cho
học sinh
Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí góp phần quan trọng vào việc phát
triển toàn diện nhân cách của học sinh được thể hiện ở các mặt sau:
+ Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ
năng, kĩ xảo cho học sinh. Thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện
tượng, quá trình vật lí, hình thành các khái niệm, các định luật vật lí, xây dựng các
thuyết vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của những kiến thức đã
học. Đồng thời, thí nghiệm tạo ra cho học sinh những khả năng làm quen và thực hiện
các phương pháp tư duy như phân tích và tổng hợp, con đường qui nạp và diễn dịch,
sự so sánh và phép tương tự.
Trong các thí nghiệm do chính mình tiến hành, học sinh được rèn luyện các kĩ
năng, kĩ xảo (sử dụng các dụng cụ đo, đọc và lắp ráp thí nghiệm…); được rèn luyện
thói quen làm việc khoa học của người tiến hành thí nghiệm; rèn luyện cho học sinh

tính tỉ mỉ, trung thực, chính xác, làm việc có kế hoạch. Đó là những phẩm chất của con
người làm việc khoa học và sáng tạo.
+ Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức quá
trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh.
Trong quá trình thí nghiệm, học sinh phải tiến hành các hoạt động trí tuệ - thực
tiễn như: thiết kế phương án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, lập bảng giá trị
đo, lựa chọn dụng cụ, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lí kết quả
Chính vì vậy, thí nghiệm là phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng năng lực sáng tạo
của học sinh.
Trong quá trình thí nghiệm, việc bồi dưỡng các năng lực thực nghiệm phải
được gắn kết với việc bồi dưỡng các yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như: đề xuất
giả thuyết, phân tích, mô tả hiện tượng…, khái quát hóa thành những kết luận tổng
quát nhờ phép quy nạp, đối chiếu các kết luận này với giả thuyết (hay hệ quả) đề xuất,


11

giải thích, so sánh các hiện tượng của quá trình vật lí, các ứng dụng trong sản xuất và
đời sống của kiến thức đã học.
+ Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau,
bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh.
Các thí nghiệm do các nhóm học sinh tiến hành đòi hỏi sự phân công và phối hợp
những công việc tự lực của học sinh trong tập thể. Trong mối liên hệ với quá trình tự lực
xây dựng kiến thức ở các thí nghiệm, học sinh thu nhận được những quan điểm quan
trọng của thế giới quan duy vật, đặc biệt là vai trò của thực tiễn trong việc nhận thức thế
giới, có niềm tin dựa trên cơ sở vốn hiểu biết của mình về tính nhận thức được thế giới và
sự tồn tại khách quan của các mối quan hệ có tính quy luật trong tự nhiên.
1.2.1.5. Phân loại thí nghiệm vật lí trong trƣờng phổ thông
Cơ sở phân loại thí nghiệm vật lí
Cũng như việc phân loại phương pháp giảng dạy, việc phân loại thí nghiệm vật lí

cũng rất phức tạp và có nhiều quan điểm, cách thức khác nhau. Sau đây là một kiểu phân
loại:
Nếu căn cứ vào tính chất, vai trò hoạt động của thầy và trò trong khi tiến hành thí
nghiệm người ta chia thành thí nghiệm giáo viên và thí nghiệm học sinh. Sự phân chia này
chỉ là tương đối vì trong thí nghiệm của giáo viên học sinh đã tham gia tích cực vào từng
bước của thí nghiệm, và trong nhiều thí nghiệm giáo viên chỉ đóng vai trò tổ chức hướng
dẫn để học sinh thực hiện cụ thể các công việc của thí nghiệm. Ngược lại trong thí nghiệm
của học sinh, giáo viên vẫn đóng vai trò tổ chức, hướng dẫn.
Tiếp theo, căn cứ vào mục đích lí luận dạy học, hay nói cách khác căn cứ vào mục
đích của thí nghiệm được sử dụng trong giờ học người ta có thể phân thí nghiệm như sau:
+ Thí nghiệm mở đầu.
+ Thí nghiệm nghiên cứu tài liệu mới.
+ Thí nghiệm củng cố.
Đối với thí nghiệm của học sinh có thí nghiệm thực hành (thí nghiệm do học
sinh tiến hành ở phòng thí nghiệm sau khi học xong một phần hay một chương), thí
nghiệm trực diện, thí nghiệm ở nhà.
Đối với thí nghiệm nghiên cứu tài liệu mới, tuỳ theo mục đích chính của thí
nghiệm người ta chia thành thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu
minh họa.


12

- Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát được thực hiện để hình thành khái niệm mới,
rút ra kết luận hoặc định luật.
- Thí nghiệm nghiên cứu minh họa được thực hiện để minh họa kiểm chứng lại
các kết luận đã đưa ra nhờ việc áp dụng các kiến thức đã biết [6].
Sơ đồ 1: Sơ đồ phân loại thí nghiệm vật lí

1.2.2. Phƣơng pháp mô hình trong dạy học vật lí
1.2.2.1. Khái niệm mô hình
Khái niệm mô hình được sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ thông dụng
hàng ngày với những ý nghĩa rất khác nhau. Trong các môn khoa học tự nhiên
học sinh thường gặp mô hình tế bào, mô hình lò cao, mô hình động cơ đốt trong,
tức là vật chất có cấu tạo không gian giống như vật mà ta cần nghiên cứu. Mô
hình phân tử, mô hình nguyên tử lại mô tả những vật thể mà ta chỉ biết được
những tính chất của chúng chứ không quan sát trực tiếp được. Mô hình quá trình
dạy học, mô hình bài học lại không phản ánh một vật thể nào cả mà phản ánh
một sự kiện trừu tượng. Mô hình con người mới, mô hình nhà trường phổ thông
được hiểu là mẫu mực mà ta phải vươn tới chứ không phải là phỏng theo một
thực thể đang tồn tại.
Thí nghiệm vật lí ở trường phổ
thông
Thí nghiệm giáo viên
Thí nghiệm học sinh
TN
mở

đầu
TN
nghiên
cứu tài
liệu
mới
TN
củng
cố
TN
khảo
sát
TN
minh
họa
TN
trực
diện
TN
thực
hành

TN ở
nhà



13

Trong vật lí học, V.A Stôphơ đã định nghĩa mô hình như sau: “Mô hình là

một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật 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 về đối
tượng” [29].
Theo định nghĩa này, cần đặc biệt chú ý đến sự khác biệt giữa mô hình với
đối tượng vật chất. Một mô hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng vật
chất. Cùng một đối tượng vật chất nhưng có thể có nhiều mô hình khác nhau. Như
vậy mô hình không đồng nhất với đối tượng mà nó phản ánh.
Còn theo Halbwachs thì định nghĩa “Những dấu hiệu bao gồm trong các hình
vẽ, các giản đồ, các kí hiệu toán học hay đơn giản hơn, những mệnh đề được thành
lập bởi các từ, những hệ thống sẽ được dùng để biểu diễn cảnh huống. Với một hệ
thống các dấu hiệu như thế, chúng ta gọi là một mô hình”[30].
Khái niệm “mô hình”, theo định nghĩa chung nhất của nó thì là một cái gì đó
(một vật thể, một sự biểu đạt hình tượng, một phương trình ) thay thế cho cái
nguyên gốc, nó cho phép thay thế cái nguyên gốc này bởi sự trung gian giúp cho dễ
hiểu hơn, dễ đạt tới hơn đối với nhận thức. Quan hệ giữa mô hình với thực tế có thể
hoặc là sự tương tự về hình thức bề ngoài hoặc là sự tương tự của cái cấu trúc bị
che khuất, hoặc là sự tương tự chức năng, hiệu quả.
Phương pháp mô hình hoá là phương pháp nghiên cứu tự nhiên đã từ lâu
được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu đối tượng Vật lí - bản chất của phương
pháp là ở chỗ: Khi nghiên cứu một đối tượng nào đó người ta sử dụng một đối
tượng khác thay thế đối tượng được nghiên cứu (nguyên bản). Đối tượng thay thế
cho nguyên bản, được gọi là mô hình.
Trong phương pháp mô hình cũng như trong phương pháp tương tự, thông tin
về một đối tượng (về mô hình) có thể được chuyển tải sang đối tượng khác (nguyên
bản). Trong dạy học các phân môn như Nhiệt học, Điện học, Quang học, Vật lí hạt
nhân đều cần phải tạo ra trong đầu óc học sinh các khái niệm mô hình. Mô hình có
thể được xem như phương tiện trực quan, còn phương pháp tương tự cho phép rút
ra các kết luận. Nhờ vậy các mô hình tương tự có ý nghĩa quan trọng giúp học sinh
hiểu cơ cấu bên trong của các hiện tượng.

Trong lịch sử Vật lí học, Niu-tơn là một trong những người đầu tiên sử dụng


14

phương pháp mô hình, đặt nền móng cho phương pháp mô hình hoá như là một trong
các phương pháp nhận thức khoa học. Tiếp đến Đ.Mac-xoen đã đưa ra phương
pháp mô hình hoá Toán học để mô hình hoá các hiện tượng Vật lí. Mô hình khí lí
tưởng và mô hình cấu tạo nguyên tử của các chất đã tạo cho sự phát trên thuyết
động học phân tử của các chất và giúp cho việc giải thích nhiều định luật thực
nghiệm (Bôi-lơ - Ma-ri- ốt, Gay Luy-xác và Sác-lơ).
Phương pháp mô hình hoá lí thuyết gắn liền với việc nghiên cứu Vật lí vi
mô đã phát triển mạnh trong thế kỉ XX. Ngay từ năm 1900 M. Plăng đã đưa ra mô
hình dao động tử điều hoà lượng tử, A. Anh-xtanh đã đặt cơ sở cho việc xem các
động tử ánh sáng như các hạt, mô hình nguyên tử của Bo đã thành một mắt xích nối
tiếp từ Vật lí cổ điển sang Vật lí lượng tử, hàng loạt hiện tượng được nghiên cứu trên
cơ sở các mô hình năng lượng hoặc mô hình cấu trúc (lí thuyết miền dẫn trong
chất bán dẫn). Trong lí thuyết hạt nhân hiện đại các mô hình đóng vai trò công cụ
giải thích các kết quả nghiên cứu thực nghiệm và xây dựng kế hoạch thực nghiệm.
Trong nhiều trường hợp mô hình được dùng làm công cụ xây dựng lí thuyết
chẳng hạn trên cơ sở mô hình nguyên tử của Bo đã xây dựng được thuyết lượng tử
về các nguyên tử). Trong khoa học hiện đại, đặc biệt trong kĩ thuật, các mô hình ứng
dụng được sử dụng rộng rãi, chúng là phương tiện nghiên cứu thực nghiệm (mô hình
máy bay, tàu thuỷ ). Vì vậy, việc sử dụng rộng rãi các mô hình trong dạy học Vật lí
là điều dễ hiểu. Trong số các môn học ở nhà trường phổ thông môn Vật là môn
học sử dụng nhiều dạng mô hình nhất.[8].
1.2.2.2. Các chức năng của mô hình
Như chúng ta đã thấy, vai trò của một mô hình vật lí nhằm đảm bảo cho sự thấu
hiểu khoa học một đối tượng vật lí nào đó. Như vậy, trong vật lí học mô hình có ba
chức năng chính sau đây:

a) Mô tả sự vật, hiện tượng.
b) Giải thích các sự kiện và hiện tượng có liên quan tới đối tượng.
c) Tiên đoán các sự kiện và hiện tượng mới.
Một mô hình không phải chỉ dùng để mô tả và giải thích các hiện tượng vật
lí mà hơn thế nữa, nó còn được dùng để tiên đoán những hiện tượng mới. Không
có chức năng tiên đoán này, mô hình mất đi vai trò quan trọng của nó trong khoa
học [24].


15

1.2.2.3. Tính chất của mô hình
Với tư cách là một hệ thống phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng
nghiên cứu, một mô hình có những tính chất cơ bản sau đây:
1.2.2.3.1. Tính tƣơng tự với “vật gốc”
Một hệ thống chỉ có thể được coi là mô hình của vật gốc khi có thể chuyển
được những kết quả nghiên cứu trên mô hình sang vật gốc. Nghĩa là nó có sự tương tự
giữa mô hình và vật gốc. Sự tương tự đó có thể là đồng cấu hoặc đẳng cấu.
Sự tương tự có thể thuộc loại cấu trúc, khi đó sự tương tự chủ yếu ở mối quan hệ
giữa các phần tử của hai hệ thống. Ví dụ mô hình sự tương tự về chức năng, nghĩa là các
phân tử tương ứng của hai hệ thống có chức năng giống nhau nhưng cấu trúc có thể khác
nhau. Ví dụ mô hình ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ và gương cầu lõm dưới những điều kiện
giống nhau là giống nhau và lại biết: có thể sử dụng một thấu kính hội tụ làm vật kính
trong chế tạo kính thiên văn. Từ đó, cũng có thể sử dụng gương cầu lõm làm vật kính
trong mô hình kính thiên văn. Sự tương tự cũng có thể giống nhau hay na ná giống nhau ở
kết quả các quá trình trong hai hệ thống. Thuộc loại cuối cùng thường thấy khi so sánh
một hệ thống vật chất thực và sự diễn tả toán học của nó. Các phần tử thuộc hai hệ thống
này không có điểm nào giống nhau nhưng kết quả thu được trong quá trình biến đổi toán
học lại phù hợp với kết quả thu được bằng thực nghiệm. Ví dụ mô hình toán học diễn tả
dao động điều hoà: sự tương tự giữa qui luật biến đổi của điện tích q trong mạch cũng

giống như qui luật biến đổi của li độ x trong dao động của con lắc lò xo.
Trong dạy học vật lí, tính chất tương tự với vật gốc của mô hình có ý nghĩa
quan trọng, sử dụng tính chất này khi xây dựng mô hình, học sinh được rèn luyện một
loạt các thao tác tư duy, được phát triển niềm tin vào mối liên hệ có tính khái quát, có
tính qui luật của các sự vật, hiện tượng tự nhiên đa dạng, phong phú. Sử dụng tính chất
này còn góp phần nâng cao hiệu quả giờ học, thể hiện trước hết ở tính sâu sắc, tính hệ
thống của các kiến thức vì nó tạo điều kiện cho học sinh liên hệ cái chưa biết với cái
đã biết, phát hiện những mối liên hệ giữa các hệ thống khác nhau ở các phần khác
nhau của vật lí cũng như những dấu hiệu giống nhau và khác nhau của chúng.
1.2.2.3.2. Tính đơn giản
Như ta đã biết, thực tế khách quan vô cùng đa dạng và phong phú. Mỗi mô
hình chỉ phản ánh được một mặt nào đó của thực tế. Nhiều khi một hệ thống thực thể
khách quan phải dùng đến nhiều mô hình để phản ánh. Trong khi xây dựng mô hình ta


16

phải thực hiện các thao tác trừu tượng hóa, khái quát hóa những thao tác ấy bao giờ
cũng dẫn đến một sự đơn giản hóa vì rằng ta đã tước bỏ những chi tiết thứ yếu, chỉ còn
lại những thuộc tính và những mối liên hệ bản chất. Như vậy tính đơn giản của mô
hình là một tất yếu khách quan.
Mặt khác cũng nhờ tính đơn giản này của mô hình mà nhà nghiên cứu có thể
nắm chắc những vấn đề cơ bản nhất của thực tế khách quan, khái quát hóa chúng mà
rút ra những qui luật. Nếu không dùng những mô hình đơn giản để nghiên cứu mà
nghiên cứu ngay những hiện tượng thực tế phức tạp thì nhiều trường hợp qui luật bị lu
mờ và nhà nghiên cứu có thể bị nhầm lẫn.
1.2.2.3.3. Tính trực quan
Trước hết tính trực quan của mô hình thể hiện ở chỗ dễ dàng nhận biết bằng
các giác quan. Ta có thể cảm giác, tri giác trực tiếp trên mô hình, nhưng nhiều khi
không làm được việc đó trên các hiện tượng thực tế.

Tính trực quan cũng thể hiện ở chỗ ta đã vật chất hóa những tính chất, những
quan hệ không thể trực tiếp tri giác được. Thí dụ lực hút, lực đẩy giữa các phân tử
được biểu diễn trên mô hình bằng cách gạch nối đậm hay mảnh, hoặc qui luật chuyển
động được biểu diễn bằng đồ thị vận tốc.
Khái niệm trực quan còn được mở rộng trong trường hợp mô hình không trực
tiếp diễn tả hiện tượng thực tế mà so sánh với một hiện tượng thực tế khác mà ta có thể
tri giác bằng giác quan được. Ví dụ như dùng mô hình sóng nước để diễn tả sự giao
thoa của sóng ánh sáng mặc dù sóng ánh sáng hoàn toàn khác sóng nước. Rõ ràng mức
độ trực giác gián tiếp loại này còn phụ thuộc vào vốn hiểu biết của chính chủ thể, do
chủ thể đã tích lũy được từ trước.
Ý nghĩa của tính trực quan của mô hình trong dạy học thể hiện ở chỗ, làm cho
học sinh dễ hình dung các hiện tượng vật lí không thể quan sát trực tiếp được (Ví dụ
sử dụng con lắc lò xo để trực quan hoá quá trình xảy ra và sự biến đổi của các đại
lượng vật lí trong mạch dao dộng điện LC), dễ hiểu hơn các khái niệm trừu tượng (ví
dụ khi minh hoạ các khái niệm dòng điện và hiệu điện thế, có thể dùng dùng hình ảnh
dòng nước chảy để trực quan hoá các kiến thức trên).
1.2.2.3.4. Tính qui luật riêng
Khi xây dựng mô hình, người ta dựa vào sự tương tự của nó với tình huống vật
lí mà nó phản ánh. Nhưng bản thân mô hình có những tính chất riêng của nó được quy


17

định bởi tính chất của các phần tử của nó và mối quan hệ giữa các phần tử ấy. Mối
quan hệ ấy tuân theo qui luật riêng, nhiều khi không còn giống những qui luật chi phối
mối quan hệ giữa các phần tử trong tình huống vật lí nữa. Chẳng hạn như mô hình kí
hiệu toán học tuân theo những qui luật toán học. Từ sự vận động của những qui luật riêng
này có thể rút ra những kết luận mới có khả năng chuyển tải sang tình huống vật lí (vật
gốc). Đương nhiên rằng sự tiên đoán này có tính chất giả thuyết, cần được kiểm tra lại.
Đây là giá trị nhận thức của mô hình. Nhờ tính chất này mà với mô hình ta

không chỉ dừng lại ở sự mô tả, tìm hiểu các tình huống vật lí mà còn phát hiện ra
những tính chất mới, cung cấp những thông tin mới.
1.2.2.3.5. Tính lí tƣởng
Mô hình xuất phát từ thực tiễn, phản ánh thực tiễn. Nhưng khi ta mô hình hóa
một vật, một mối quan hệ nào đó ta đã thực hiện một sự trừu tượng hóa, khái quát hóa,
phản ánh các thuộc tính của vật thể, hiện tượng khách quan ở mức độ hoàn thiện cao,
loại bỏ tất cả những ảnh hưởng nhiễu trong nhận thức. Như vậy mô hình nào cũng có
tính chất lí tưởng ít hay nhiều. Nói cách khác không có mô hình nào giống hệt thực
tiễn bởi nếu mô hình hoàn toàn giống thực tế khách quan thì nó không còn tính cách là
vật đại diện, thay thế nữa. Một mô hình vật lí chỉ phản ánh đến một mức độ nhất định
một vài mặt của một tình huống vật lí.
Tính chất lí tưởng của mô hình ngày càng cao thì mô hình càng khái quát và
giúp ta nhận thức được những nét chung nhất của hiện tượng và bao trùm được một số
càng lớn hiện tượng. Nhưng càng khái quát, càng có tính lí tưởng cao thì khi sử dụng
mô hình để nghiên cứu thực tế càng gặp nhiều khó khăn vì ta phải bổ xung vào cấu
trúc chung của mô hình rất nhiều yếu tố cụ thể phù hợp với các tính chất đối tượng
nghiên cứu.
1.2.2.4. Phân loại mô hình sử dụng trong Vật lí học
Ta có thể phân các mô hình Vật lí ra làm hai loại
1.2.2.4.1. Mô hình vật chất
Các mô hình vật chất là các mô hình được tạo ra từ các yếu tố vật chất và
chúng có thể vận hành theo các định luật của tự nhiên. Các mô hình vật chất được
dùng để tái tạo cấu trúc của một đối tượng nghiên cứu, đặc trưng cho sự diễn biến
và bản chất của một quá trình vật lí hoặc hiện tượng kĩ thuật.
Các mô hình này phải có tính đẳng cấu, trực quan và dễ hiểu. Mô hình vật


18

chất phải đẳng cấu với mô hình trừu tượng thì mới phản ánh được đúng đắn những

quan điểm lí thuyết nghiên cứu.
Các mô hình vật chất lại được phân ra thành các mô hình tương tự vật lí (ví
dụ: các mô hình hoạt động của động cơ điện, tuốc bin hơi nước, máy dao điện ),
các mô hình tương tự không gian (mô hình ma-ket của ô tô, tàu thuỷ, cánh máy
bay ) và các mô hình tương tự toán học (ví dụ: mô hình điện của các hiện tượng
cơ, nhiệt và hạt nhân )[8].
1.2.2.4.2. Mô hình lí tƣởng (hay mô hình lí thuyết)
Các mô hình lí tưởng là các mô hình được tư duy con người thiết kế trong đầu
óc của mình (chất điểm, khí lí tưởng, khí electron ), có thể thể hiện chúng bằng các
hình vẽ, phim hoạt hình hoặc các kí hiệu tượng trưng nào đó. Tất cả các biến đổi các
yếu tố của mô hình lí tưởng chỉ được thực hiện trong ý thức của con người theo các
định luật và qui tắc Logic học, Toán học và Vật lí học.
Các mô hình lí tưởng lại được chia ra thành các mô hình khái niệm và các mô hình
kí hiệu. Khái niệm, đó là biểu tượng của hiện thực khách quan, con người tư duy bằng các
khái niệm, vì vậy cung cấp các biểu tượng Vật lí cho học sinh là một trong các nhiệm vụ
chính của dạy học Vật lí, là cơ sở để phát huy tư duy Vật lí cho học sinh[8].
Trong dạy học Vật lí cũng như trong nghiên cứu khoa học, các mô hình khái
niệm là đặc biệt cần thiết, chẳng hạn như khi nghiên cứu thế giới vi mô, nơi mà
các giác quan của con người không với tới được.
Các mô hình kí hiệu được thể hiện trên cơ sở biểu diễn các mối quan hệ và các
tính chất của đối tượng được mô hình hoá nhờ các định luật (hoặc các công thức)
nhất định, thường là dưới dạng các biểu thức Toán học (ví dụ trong lí thuyết động học
phân tử của các khí; Công thức
12
2
mm
FG
r

là mô hình của tương tác hấp dẫn, công

thức H
2
O là mô hình kí hiệu của nước.
a) Mô hình kí hiệu:
Là dạng cụ thể nhất của mô hình lí tưởng. Đó là hệ thống những kí hiệu dùng
với tư cách là mô hình: hình vẽ, sơ đồ, đồ thị, chữ cái, các công thức, phương trình
toán học. Chúng tôi chú ý đặc biệt đến hai loại mô hình kí hiệu là mô hình toán học và
mô hình đồ thị.


19

a
1
) Mô hình toán học: Là những mô hình có bản chất khác với vật gốc, chúng diễn tả
những đặc tính của vật gốc bằng một hệ thức toán học. Chẳng hạn như tất cả những
đại lượng q biến thiên thỏa mãn phương trình: q”+

2
q = 0 đều biến thiên theo một qui
luật dao động điều hòa. Bởi vậy có thể dùng công thức đó là mô hình của mọi dao
động điều hòa không phụ thuộc vào bản chất của dao động. Mục đích của mô hình hóa
là thay thế đối tượng nghiên cứu bằng phương trình sao cho có thể thu được những
thông tin cần thiết một cách dễ dàng nhất. Bởi vậy có thể ở giai đoạn đầu của quá trình
nhận thức xuất phát từ những yếu tố quan sát được (lực đàn hồi) để xây dựng mô hình
dao động cơ học, sau đó dùng mô hình để nghiên cứu dao động điện không quan sát
trực tiếp được.
Tuy mô hình toán có ưu điểm về sự chặt chẽ của toán học, có thể xét tới những
yếu tố ảnh hưởng nhỏ nhất tham dự vào quá trình thực nghiệm, song sự chặt chẽ này
đồng thời lại là nhược điểm của mô hình toán, vì nó có khoảng cách khá xa với tính

linh hoạt của các quá trình thực, nhất là các quá trình xã hội.
a
2
) Mô hình đồ thị: Mô hình đồ thị, là một loại mô hình rất thông dụng trong nghiên
cứu Vật lí, đặc biệt là trong nghiên cứu thực nghiệm, nhưng chưa được hiểu và sử
dụng đúng mức.
Vai trò của đồ thị thể hiện rất rõ: Đồ thị biểu diễn một mối quan hệ giữa hai
hoặc ba đại lượng Vật lí mô tả hiện tượng tự nhiên.
Nếu chỉ dừng lại ở việc giải thích hiện tượng theo quan điểm vĩ mô thì trong
nhiều trường hợp, có thể dựa vào đồ thị để giải thích diễn biến của hiện tượng. Chẳng
hạn, người ta thường dựa vào đặc tuyến vôn - ampe của tranzito để chọn điểm làm
việc của nó. Ngược lại với một điểm làm việc nhất định, thì dựa vào đặc tuyến vôn -
ampe ta có thể biết tranzito hoạt động ở chế độ tuyến tính hay không tuyến tính.
Mỗi đồ thị không những phản ánh đơn thuần mối liên hệ hàm số giữa hai đại
lượng Vật lí, mà nó mang nhiều thông tin quý báu ngoài mối liên hệ đó. Đó chính là
chức năng tiên đoán của đồ thị. Đồ thị của đường đẳng tích và đường đẳng áp đã cho
ta tiên đoán sự tồn tại của độ không tuyệt đối.
Nếu một đồ thị có một cực đại (hay một cực tiểu) thì nó sẽ cho ta thấy có hai yếu
tố trái ngược nhau chi phối hiện tượng mà ta xét. Đó là trường hợp đồ thị thực nghiệm
của sự phụ thuộc năng suất phát xạ đơn sắc của vật đen tuyệt đối và bước sóng.


20

Như vậy, đồ thị Vật lí hoàn toàn có đủ tư cách là một mô hình lí thuyết của hiện
tượng Vật lí.
Để cho đồ thị có ý nghĩa như một mô hình độc lập chứ không phải chỉ là một
dạng để biểu diễn một công thức toán học, cần nói rõ cách xây dựng và sử dụng riêng
của đồ thị.
a

3
) Mô hình logic - toán: Mô hình này dựa trên ngôn ngữ toán học. Mô hình này
được sử dụng rộng rãi trên các máy tính điện tử. Có thể coi mô hình dùng trong máy
tính điện tử là mô hình kí hiệu đã được vật chất hóa. Những hiện tượng hoặc quá trình
cần nghiên cứu được mô hình hóa dưới dạng chương trình của máy tính, nghĩa là hệ
thống qui luật đã được mã hóa theo ngôn ngữ của máy, chương trình này có thể coi
như algorit của các hành vi của đối tượng nghiên cứu.
b) Mô hình biểu tượng:
Mô hình biểu tượng là dạng trừu tượng nhất của mô hình lí tưởng. Những mô
hình biểu tượng không tồn tại trong không gian, trong thực tế mà chỉ có trong tư duy
của ta. Ta chỉ nêu algôrit đã tạo ra mô hình rồi hình dung nó trong óc chứ không cần
làm ra mô hình cụ thể. Với sự hình dung đó người ta có thể hiểu được hành vi của mô
hình (và do đó của đối tượng cần nghiên cứu) bằng cách suy luận lôgic. Thí dụ mô
hình phân tử trong thuyết động học phân tử của chất khí. Mô hình này mang nhiều đặc
tính không thể diễn tả bằng một vật cụ thể hay một kí hiệu (quả cầu đàn hồi, có lực
hút, lực đẩy, chuyển động hỗn loạn v.v ).
Mô hình lí thuyết nhiều khi được vật chất hóa dưới một dạng nào đó để hỗ trợ
cho quá trình tư duy. Ví dụ mô hình cấu tạo chất: vật chất được cấu tạo từ những hạt
nhỏ bé, riêng biệt, giữa các hạt có khoảng cách. Hiện tượng quan sát được trên mô
hình “ngô-vừng” khi chúng được trộn lẫn vào nhau có thể chuyển sang vật gốc “rượu-
nước”.
Trong vật lí học những mô hình lí thuyết có tác dụng to lớn đối với quá trình
nhận thức nên chúng giữ một vị trí quan trọng. Mô hình kí hiệu và mô hình biểu tượng
trong sáng tạo khoa học vật lí liên quan mật thiết với nhau và có ảnh hưởng đến sự
phát triển của nhau[13], [16], [26], [31], [18].


21

Sơ đồ 2: Sơ đồ phân loại mô hình
1.2.2.5. Phƣơng pháp mô hình trong dạy học vật lí
Cơ sở lí thuyết của phương pháp mô hình là lí thuyết tương tự. Theo phương
pháp này ta dựa vào sự giống nhau một phần về các tính chất hay về các mối quan hệ
mà chuyển những thông tin thu thập được từ một đối tượng này sang một đối tượng
khác. Thuật ngữ “đối tượng” ở đây dùng theo nghĩa rộng chỉ một vật thể (hoặc hệ vật
thể) hoặc một hình ảnh (hoặc một hệ hình ảnh) trừu tượng hay một sơ đồ lôgic.
Giả sử có một đối tượng A mà ta biết có những tính chất a
1
, a
2
, a
3
a
n+1
còn khi
nghiên cứu một đối tượng B ta chỉ mới thấy B có những tính chất a
1
, a
2
, a
3
a
n
giống
như đối tượng A ta có thể suy ra rằng B cũng có tính chất a
n+1
như đối tượng A nếu
như giữa a
1

, a
2
, a
3
a
n+1
có một qui luật lôgic gắn bó.
Rõ ràng sự suy luận tương tự trên chỉ có tính chất là một giả thuyết, là nguồn
gốc trí thức mới. Những giả thuyết đó chỉ trở thành nhận thức khoa học khi chúng
được kiểm tra và xác nhận bằng thực nghiệm.
Sở dĩ sự suy luận bằng phép tương tự đạt được những kết quả đáng tin cậy trở
thành một phương pháp có hiệu lực trong khoa học vì theo Kedrốp: Sự tương tự có
nguyên nhân sâu xa là sự thống nhất bản chất bên trong của những hiện tượng khác nhau,
sự thống nhất có tính tổng quát của các định luật chung chi phối những định luật riêng.
Mô hình
logic-
toán
Mô hình vật chất
Mô hình lí tưởng
(mô hình lí thuyết)
Mô hình
biểu tượng
Mô hình
toán học
Mô hình
đồ thị
Mô hình
Mô hình
kí hiệu
Mô hình

tương tự
vật lí
Mô hình
tương tự
không gian

Mô hình
tương tự
toán học



22

Trước hết chúng tương tự với nhau vì chúng tuân theo những mối quan hệ nhân
quả. Dựa trên sự tương tự giữa các hệ quả mà người ta có thể đưa ra sự tương tự giữa
các nguyên nhân và ngược lại. D.Didorot đã viết “ Trong vật lí học, tất cả những hiểu
biết của chúng ta đều dựa vào sự tương tự nếu sự giống nhau về hệ quả mà không cho
phép ta kết luận về sự giống nhau về nguyên nhân thì khoa học vật lí sẽ ra sao? Có cần
phải đi tìm nguyên nhân của tất cả các hiên tượng tương tự không loại trừ gì hết? Liệu
điều đó có thực hiện được không? Y học và những lĩnh vực thực nghiệm của vật lí sẽ
như thế nào nếu không có nguyên lí tương tự đó Có thể rút ra được kết luận gì từ rất
nhiều sự kiện, thực nghiệm và quan sát?”.
Trong lịch sử khoa học, phương pháp tương tự đã dẫn đến nhiều phát minh vĩ
đại. Đa số những giả thuyết khoa học ngày nay đều được đề xuất dựa trên sự tương tự
với những nguyên lí, những tiên đề hoặc những kết quả đã có từ trước trong khoa học
và đã được thực nghiệm xác nhận là đúng đắn.
1.2.2.6. Cấu trúc của phƣơng pháp mô hình trong vật lí học
Trong vật lí, phương pháp mô hình có cấu trúc gồm 4 giai đoạn sau đây:
a) Nghiên cứu tính chất của đối tượng gốc:

Bằng quan sát thực nghiệm, người ta xác định được một tập hợp những tính
chất của đối tượng nghiên cứu. Giai đoạn này còn gọi là tập hợp các sự kiện ban đầu
làm cơ sở để xây dựng mô hình.
b) Xây dựng mô hình:
Thông thường do kết quả của sự tương tự người ta đi đến hình dung sơ bộ về sự
vật, hiện tượng cần nghiên cứu, tức là đi đến một mô hình sơ bộ, chưa đầy đủ.
Trong giai đoạn này trí tưởng tượng và trực giác giữ vai trò quan trọng. Nhờ có
trí tưởng tượng và trực giác mà người ta mới trừu xuất được những tính chất và những
mối quan hệ thứ yếu của đối tượng nghiên cứu, thay nó bằng mô hình chỉ mang tính
chất và những mối quan hệ chính mà ta quan tâm. Mô hình lúc đầu mới có ở trong óc
nhà nghiên cứu. Nó trở thành mẫu dựa vào đó nhà nghiên cứu xây dựng những mô
hình thật (nếu nhà nghiên cứu dùng phương pháp mô hình vật chất).
Trong trường hợp mô hình lí tưởng thì người ta đem đối chiếu trong óc mô hình
với những vật, những hiện tượng mà người ta đã quen biết, chẳng hạn như trong thuyết
động học chất khí, người ta đã trừu xuất những chi tiết về cấu trúc của những phân tử
của chất khí, chỉ còn giữ lại những đặc điểm về mặt động học của các phân tử và thay


23

thế những phân tử khí bằng những hạt. Những hạt này giống với những quả cầu va
chạm tuyệt đối đàn hồi mà ta đã biết rõ những qui luật chi phối chúng.
c) Thao tác trên mô hình suy ra hệ quả lí thuyết:
Sau khi xây dựng mô hình, người ta áp dụng những phương pháp lí thuyết hoặc
thực nghiệm khác nhau từ tư duy trên mô hình và thu được kết quả, những thông tin mới.
Đối với các mô hình vật chất thì người ta làm thí nghiệm thực trên mô hình. Còn đối với
mô hình lí tưởng thì thao tác trên mô hình trong óc, tức là áp dụng những phép tính hay
những phép phân tích suy luận lôgic dựa trên các mệnh đề của mô hình như các tiên đề.
Người ta coi công việc này như làm một thí nghiệm đặc biệt gọi là thí nghiệm tưởng
tượng. Thí nghiệm tưởng tượng tuy không có thật nhưng có thể thực hiện được và có vai

trò rất lớn trong khoa học. Theo Heisenberg, những thí nghiệm đó được sáng tạo để giải
thích những vấn đề đặc biệt quan trọng, bất kể là thực tế ta có thể thực hiện được thí
nghiệm đó hay không. Dĩ nhiên, điều quan trọng là thí nghiệm đó có thể thực hiện về
nguyên tắc, mặc dù kỹ thuật thực hiện của nó có thể rất phức tạp.
Trong phương pháp mô hình lí tưởng người ta đã biết trước hành vi của mô
hình trong những điều kiện xác định. Điều người ta muốn biết thêm là hệ quả của
những hành vi đó như thế nào.
Thí nghiệm tưởng tượng thực chất là một thao tác lôgic chứ không phải là một
phương pháp nghiên cứu khách quan, những kết quả trên mô hình phải được chuyển
đổi về đối tượng nghiên cứu (đối tượng gốc) xem có phù hợp.
d) Thực nghiệm kiểm tra:
Nếu bản thân mô hình là một phần tử cấu tạo của nhận thức thì cần phải kiểm tra
sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với những kết quả
thu được trực tiếp từ đối tượng gốc. Nếu sai lệch thì phải điều chỉnh ngay chính mô hình,
có trường hợp phải bỏ hẳn mô hình đó và thay bằng một mô hình khác. Thí dụ mô hình
cấu tạo phân tử khí lí tưởng vừa là đối tượng của nhận thức vừa là phương tiện nghiên
cứu. Kết quả nghiên cứu trên mô hình đó đem áp dụng vào khí thực có sai lệch với thực
tế. Bởi vậy phải chỉnh lí mô hình khí lí tưởng và phải xây dựng mô hình khí thực.
Nếu bản thân mô hình không phải là đối tượng của nhận thức mà chỉ là
phương tiện để nghiên cứu thì việc xử lí kết quả, hợp thức mô hình là phải phân
tích những kết quả thu được trên mô hình thành những thông tin về đối tượng


24

nghiên cứu (thí dụ như mô hình kỹ thuật, mô hình toán học ) nếu những thông
tin ấy không phù hợp cũng phải chỉnh lí lại mô hình.
Trong nhiều trường hợp mô hình chỉ phản ánh được một hay một số mặt của
đối tượng nghiên cứu, còn nhiều mặt khác thì không phản ánh được, thậm chí phản
ánh sai lệch.

Những mô hình đã được kiểm nghiệm trong thực tế là những mô hình hợp thức và
dùng để phản ánh một số mặt của thực tế khách quan. Nó có thể thay đổi, hoàn chỉnh
thêm hoặc bị bác bỏ khi người ta có thêm thông tin chính xác hơn về đối tượng gốc.
Tóm lại, ta có thể xây dựng sơ đồ cấu trúc của phương pháp mô hình như dưới đây.

















1.3. TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO TRONG HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC
1.3.1. Hoạt động nhận thức
Chủ nghĩa duy vật biện chứng khẳng định: nhận thức là quá trình phản
ánh biện chứng, tích cực, tự giác và sáng tạo thế giới khách quan vào trong đầu
óc con người trên cơ sở thực tiễn.
Kết quả nghiên cứu trên
mô hình
Mô hình
Đối tượng của

nhận thức
Nhận thức về
đối tượng
Thuyết
(mô hình hoàn chỉnh)
Nghiên
cứu trên
MH
PP thực nghiệm
các pp lôgic toán
Xây dựng
mô hình:
-PP tương tự
-Trừu tượng
toán
Hợp thức hoá
mô hình
PP thực nghiệm
quan sát so sánh
Sơ đồ 3:Sơ đồ cấu trúc của PP mô hình


25

Tâm lí học hiện đại cho rằng: trong nhận thức thế giới, con người có thể đạt tới
những mức độ khác nhau, từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp. Mức độ thấp ban
đầu là nhận thức cảm tính bao gồm cảm giác và tri giác, trong đó con người phản ánh
vào óc những biểu hiện bên ngoài của sự vật, hiện tượng khách quan, những cái đang
tác động trực tiếp vào giác quan. Mức độ cao hơn gọi là nhận thức lí tính hay còn gọi
là tư duy, trong đó con người phản ánh vào óc những thuộc tính bản chất bên trong của

sự vật, những mối quan hệ có tính qui luật. Dựa trên các dữ liệu cảm tính, con người
thực hiện các thao tác trí tuệ phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, trừu tượng
hoá… để rút ra những tính chất, bản chất chung của đối tượng nhận thức và xây dựng
thành những khái niệm. Mỗi khái niệm được diễn đạt bằng một từ ngữ. Mối quan hệ
giữa các thuộc tính của vật chất cũng được biểu thị bằng mối quan hệ giữa các khái
niệm dưới dạng những mệnh đề, những phán đoán. Đến đây, con người tư duy bằng
khái niệm. Sự nhận thức không dừng lại ở sự phản ánh vào trong óc những thuộc tính
của sự vật, hiện tượng khách quan mà còn thực hiện các phép suy luận, phân tích để
rút ra những kết luận mới, dự đoán được các hiện tượng mới trong thực tiễn. Nhờ đó
mà tư duy luôn có tính sáng tạo, có thể mở rộng sự hiểu biết của con người và vận
dụng những hiểu biết của mình vào việc cải tạo thế giới khách quan phục vụ lợi ích
của con người. Đó là những qui luật chung của mọi quá trình nhận thức chân lí, như
V.I. Lênin đã chỉ rõ: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu
tượng đến thực tiễn, đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lí, của sự nhận
thức hiện thực khách quan…” [16].
Đối với lứa tuổi học sinh, hoạt động chủ yếu của các em là học tập. Trong hoạt
động học tập, học sinh cũng phải tìm ra cái mới nhưng cái mới này không phải để làm
phong phú thêm kho tàng tri thức của nhân loại mà chỉ là cái mới đối với chính bản
thân học sinh, cái mới đó đã được loài người tích luỹ, giáo viên đã biết. Việc khám phá
ra cái mới của học sinh cũng chỉ diễn ra trong một thời gian ngắn, với những dụng cụ
sơ sài, đơn giản, sự khám phá này diễn ra dưới sự chỉ đạo và giúp đỡ của giáo viên. Do
đó hoạt động nhận thức của học sinh diễn ra một cách thuận lợi, không quanh co gập
ghềnh. Cũng chính vì vậy mà giáo viên dễ dẫn đến một sai lầm là chỉ thông báo cho
học sinh cái mới mà không tổ chức cho học sinh khám phá tìm ra cái mới đó. Để tổ
chức tốt hoạt động nhận thức cho học sinh, giáo viên cần phát huy tính tích cực, tự