Rèn luyện cho học sinh sử dụng phương pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất lượng học tập và góp phần phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học chương Cảm ứng điện từ SGK Vật lý 11 nâng cao

1
Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học s phạm hà nội 2





Vũ hoàng t



rèn luyện cho học sinh sử dụng phơng pháp
thực nghiệm nhằm nâng cao chất lợng học tập
và góp phần phát triển năng lực sáng tạo
trong dạy học chơng "cảm ứng điện từ"
SGK vật lí 11 nâng cao




Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục

Hà nội, năm 2009


2
Lời cam đoan

Kính gửi: Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ Đại học S phạm Hà Nội 2
Tên tôi là: Vũ Hoàng T
Hiện là học viên khoá 11, chuyên ngành: Lý luận và phơng pháp dạy
học bộ môn Vật lí, trờng Đại học s phạm Hà Nội 2.
Tôi đã hoàn thành đề tài nghiên cứu: Rèn luyện cho học sinh sử
dụng phơng pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất lợng học tập v góp
phần phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học chơng "Cảm ứng điện
từ" SGK Vật lí 11 nâng cao dới sự hớng dẫn của PGS. TS. Tạ Tri
Phơng.
Tôi cam đoan những kết quả nghiên cứu trong đề tài này hoàn toàn
không trùng với kết quả trong các đề tài khác.
Hà Nội, tháng 9 năm 2009
Học viên


Vũ Hoàng T

3
Lời cảm ơn

Tác giả luận văn bày tỏ lòng biết ơn Tổ bộ môn phơng pháp giảng dạy Vật
lí và phòng sau đại học trờng Đại học s phạm Hà Nội 2, Khoa Vật lí trờng
Đại học s phạm Hà Nội đã tạo điều kiện để luận văn đợc hoàn thành.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Tạ Tri Phơng đã tận
tình hớng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tác giả cảm ơn Ban giám hiệu trờng THPT Trần Hng Đạo Thành phố
Ninh Bình đã tạo điều kiện để thực hiện đợt thực nghiệm s phạm hoàn thành
luận văn.
Cuối cùng tác giả xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè đã
động viên, cổ vũ và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận
văn.
Ninh bình, tháng 9 năm 2009.
Tác giả


Vũ Hoàng T

4
danh mục Các chữ viết tắt sử dụng trong luận văn

GT : Giả thuyết
GV : Giáo viên
HQGT : Hệ quả giả thuyết
HS : Học sinh
NLST : Năng lực sáng tạo
Nxb : Nhà xuất bản
PPTN : Phơng pháp thực nghiệm
SGK : Sách giáo khoa
THCS : Trung học cơ sở
THPT : Trung học phổ thông
TN : Thí nghiệm
TNSP : Thực nghiệm s phạm
TNKT : Thí nghiệm kiểm tra
TW : Trung ơng

5
Mục lục

Mở đầu 1
Chơng 1:
cơ sở lí luận của đề tài
8
1.1. Nội dung của PPTN 8
1.2. Tổ chức dạy học vật lí ở trờng phổ thông theo PPTN 20
1.3. Các biện pháp rèn luyện cho học sinh sử dụng PPTN 32
1.4. Sử dụng thí nghiệm Vật lí trong dạy học theo các giai đoạn 35
Kết luận chơng 1 38
Chơng 2
:
rèn luyện cho học sinh sử dụng PPTn trong học tập
một số kiến thức của chơng Cảm ứng điện từ SGK Vật lí 11
39
2.1. Nội dung chơng trình SGK và thực tế dạy học chơng Cảm ứng điện
từ SGK Vật lí 11 nâng cao 39
2.2. Sơ đồ cấu trúc lôgic nội dung và mạch phát triển kiến thức chơng
Cảm ứng điện từ SGK Vật lí 11 nâng cao . 45
2.3. Các thí nghiệm chính cần tiến hành trong bài: Hiện tợng cảm ứng
điện từ- Suất điện động cảm ứng, bài Dòng điện Fu-cô . 48
2.4. Soạn thảo tiến trình dạy học bài Hiện tợng cảm ứng điện từ- Suất
điện động cảm ứng(tiết1) theo các giai đoạn của PPTN . 48
2.5.Soạn thảo tiến trình dạy học bài "Hiện tợng cảm ứng điện từ- Suất điện
động cảm ứng"(tiết2) theo các giai đoạn của PPTN . 60
2.6. Soạn thảo tiến trình dạy học bài Dòng điện Fu-cô theo các giai đoạn
của PPTN 70
KếT LUậN CHƯƠNG 2

84

6
Chơng 3:
THựC NGHIệM SƯ PHạM
86
3.1. Mục đích thực nghiệm s phạm 86
3.2. Đối tợng thực nghiệm s phạm 86
3.3. Những khó khăn gặp phải khi thực nghiệm s phạm . 87
3.4. Phơng pháp thực nghiệm s phạm. 87
3.5. Phân tích kết quả thực nghiệm s phạm .88
3.5.1.Phân tích diễn biến cụ thể trên lớp của tiến trình dạy học 88
3.5.1.1. Bài 38 Hiện tợng cảm ứng điện từ-Suất điện động cảm ứng (tiết 1) .88
3.5.1.2. Bài 38 Hiện tợng cảm ứng điện từ-Suất điện động cảm ứng(tiết 2). .93
3.5.1.3. Bài 40 Dòng điện Fu-cô 99
3.5.2. Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm s phạm 103
3.5.3. Đánh giá định lợng kết quả thực nghiệm s phạm 105
Kết luận chơng 3 .113
Kết luận chung của luận văn .115
Tài liệu tham khảo .117

7
Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
Nớc ta đang bớc vo thời kì công nghiệp hóa hiện đại hoá, hội
nhập với cộng đồng thế giới trong nền kinh tế cạnh tranh quyết
liệt. Tình hình đó đòi hỏi đổi mới môi trờng giáo dục nhằm đo
tạo ra những con ngời có phẩm chất và năng lực đáp ứng yêu
cầu của sự phát triển kinh tế-xã hội. Nền giáo dục không chỉ dừng
lại ở chỗ trang bị cho học sinh những kiến thức, công nghệ m
nhân loại đã tích luỹ đợc m còn phải bồi dỡng cho họ tính năng
động cá nhân, t duy sáng tạo v năng lực thực hnh giỏi. Nghị
quyết hội nghị ban chấp hnh TW đảng cộng sản Việt Nam khoá
VIII đã chỉ rõ:
Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo dục l nhằm xây
dựng con ngời v thế hệ thiết tha gắn bó với lý tởng độc lập dân
tộc v chủ nghĩa xã hội, có đạo đức trong sáng, có ý chí kiên
cờng xây dựng v bảo vệ tổ quốc; công nghiệp hoá, hiện đại hoá
đất nớc; giữ gìn v phát huy các giá trị văn hoá dân tộc, có năng
lực tiếp thu tinh hoa văn hoá nhân loại; phát huy tiềm năng văn
hoá v con ngời Việt Nam, có ý thức cộng đồng v phát huy tính
cực của cá nhân, lm chủ tri thức khoa học v công nghệ hiện đại,
có t duy sáng tạo, có kĩ năng thực hnh giỏi, có tác phong công
nghiệp, có tính tổ chức kỉ luật; có sức khoẻ, l những ngời thừa
kế v xây dựng chủ nghĩa xã hội vừa hồng vừa chuyên nh lời
dặn của Bác Hồ [24].

8
Phơng pháp dạy học truyền thống trong một thời gian di đã
đạt đợc những thnh tựu quan trọng. Tuy nhiên phơng pháp đó
nặng về truyền thụ một chiều, thầy giảng giải minh hoạ, trò lắng

nghe ghi nhớ v bắt trớc lm theo thì không thể đo tạo những con
ngời có tính tích cực cá nhân, có t duy sáng tạo hay có kĩ năng
thực hnh giỏi. Cùng với xu thế phát triển chung của thế giới, nền
giáo dục ở nớc ta đang chuyển dần từ trang bị cho học sinh kiến
thức sang bồi dỡng cho học sinh năng lực m trớc hết l năng
lực sáng tạo. Cần phải xây dựng một hệ thống, phơng pháp giáo
dục mới có khả năng thực hiện mục tiêu nói trên. Nghị quyết TW 2,
khoá VIII của Đảng cộng sản Việt Nam ghi rõ:
Đổi mới mạnh mẽ phơng pháp giáo dục-đo tạo, khắc phục lối
truyền thụ một chiều v rèn luyện thnh nếp t duy sáng tạo của
ngời học. Từng bớc ứng dụng các phơng pháp tiên tiến và
phơng tiện hiện đại vo quá trình dạy-học, đảm bảo điều kiện v
thời gian tự học, tự nghiên cứu của học sinh, nhất l sinh viên đại
học. Phát triển mạnh mẽ phong tro tự học, tự đo tạo[24]. Báo
cáo chính trị tại đại hội IX của Đảng cộng sản Việt Nam phần về
giáo dục đo tạo có nói: đổi mới phơng pháp dạy v học, phát
huy t duy sáng tạo v năng lực tự đo tạo của ngời học, coi
trọng thực hnh lm chủ kiến thức, tránh học vẹt, học chay .
Những yêu cầu đổi mới này đợc nêu rõ tại điều 5 mục 2 luật giáo
dục 2005: Phơng pháp giáo dục phải phát huy đợc tính tích
cực, tự giác, chủ động, t duy sáng tạo của ngời học; bồi dỡng
cho ngời học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê

9
học tập và ý chí vơn lên[25]. Gần đây báo cáo của ban chấp
hành trung ơng Đảng khoá IX ngày 10 tháng 4 năm 2006 về
phơng hớng, nhiệm vụ phát triển kinh tế- xã hội 5 năm 2006-
2010 (tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng): Ưu tiên
hàng đầu cho việc nâng cao chất lợng dạy và học. Đổi mới
phơng pháp dạy và học, nâng cao chất lợng đội ngũ giáo viên

và tăng cờng cơ sở vật chất của nhà trờng, phát huy khả năng
sáng tạo và độc lập suy nghĩ của học sinh, sinh viên[24].
Vật lí ở trờng THPT chủ yếu l Vật lí thực nghiệm. Những
kiến thức Vật lí đợc xây dựng đều dựa vo thí nghiệm hoặc đợc
kiểm tra lại bằng thí nghiệm. Để hiểu rõ nội dung, ý nghĩa của
những kiến thức đó thì tốt nhất l cho học sinh tái tạo lại kiến thức
đó bằng chính phơng pháp m các nh vật lí đã dùng, đó l
phơng pháp thực nghiệm(PPTN).
Mặt khác trong gần nửa thế kỉ nay, khi m nền giáo dục ở
hầu hết các nớc tiên tiến đều chú ý đến việc phát triển năng lực
sáng tạo của học sinh thì ngời ta cũng phải tìm một phơng pháp
dạy học trong đó học sinh phải hoạt động sáng tạo. Phơng pháp
thực nghiệm l một trong những phơng pháp đợc lựa chọn bởi
vì trong quá trình áp dụng đòi hỏi học sinh phải suy nghĩ sáng tạo
đồng thời với cách thức tổ chức, hớng dẫn thích hợp của giáo
viên, học sinh sẽ có khả năng thực hiện đợc hoạt động sáng tạo
đó.
Nh vậy áp dụng phơng pháp thực nghiệm vo dạy học sẽ
đồng thời thực hiện đợc cả hai mục tiêu: giúp học sinh nắm vững

10
kiến thức, bồi dỡng cho học sinh một phơng pháp nghiên cứu
quan trọng trong Vật lí - PPTN. Tuy nhiên, đối với bậc THPT, thực
tế dạy và học Vật lí vẫn cha đợc nh mong muốn. Tình trạng
phổ biến của việc dạy vẫn là giáo viên không tổ chức đợc các
hoạt động nhận thức, vẫn dạy theo cách thuyết trình, thông báo,
hầu nh không làm thí nghiệm. Nếu có sử dụng thí nghiệm thì
cũng không dạy theo các giai đoạn của PPTN. Việc dạy đó làm
cho học sinh chỉ biết tiếp thu một cách thụ động, bắt chớc. Thực
tế dạy học cha đáp ứng đợc yêu cầu đổi mới dạy học Vật lí ở

trờng phổ thông.
Qua điều tra cho thấy thực tế dạy học một số kiến thức
chơng V: "Cảm ứng điện từ" SGK Vật lí 11 nâng cao cũng cha
thoát khỏi tình trạng trên. Tình trạng dạy chay, thuyết trình cha
chắc vì thiếu thiết bị thí nghiệm mà còn do giáo viên cha nhận
thức đầy đủ về vị trí, vai trò của thí nghiệm nói riêng và PPTN nói
chung trong dạy học Vật lí. Hiện tợng cảm ứng điện từ rất phổ
biến trong đời sống, nghiên cứu và sản xuất, học sinh đã làm quen
ở cấp THCS nhng khi dạy học lại cha tận dụng đợc vốn sống
của học sinh. Do đó, khiến học sinh không biết vận dụng kiến thức
vào thực tế, học sinh không có hứng thú học tập, không phát huy
đợc khả năng sáng tạo và tính tích cực chủ động, chiếm lĩnh kiến
thức.
Đã có đề tài khoa học nghiên cứu hoạt động dạy học nh đề
tài: Tổ chức tình huống và định hớng hành động học tập tích cực,
tự lực của học sinh trong quá trình dạy học chơng Cảm ứng điện

11
từ lớp 11 THPT của tác giả Nguyễn Hải Nam(2000)[7]. Nhng đề
tài này cha thiết kế đợc hoạt động dạy học trên cơ sở là sơ đồ
biểu đạt lôgic của tiến trình khoa học xây dựng từng đơn vị kiến
thức, cha chú trọng đến việc dạy những ứng dụng của Vật lí, làm
cho học sinh cha thấy rõ đợc tầm quan trọng của kiến thức
chơng Cảm ứng điện từ, hơn nữa những nghiên cứu trên là dựa
vào SGK cũ. Việc áp dụng để dạy phần kiến thức này của bộ SGK
mới không còn phù hợp. Gần đây có đề tài nghiên cứu về dạy học
phần kiến thức này nh luận văn thạc sĩ: Thiết kế tiến trình hoạt
động dạy học một số kiến thức chơng Cảm ứng điện từ SGK
Vật lí 11 nâng cao nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ của học
sinh trong học tập của tác giả Ngô Thị Tuyết (2007)[19]. Nhng

tác giả chỉ mới thiết kế đợc hai bài là Dòng điện Fu-cô và bài
Hiện tợng tự cảm theo phơng pháp dạy học giải quyết vấn đề,
còn bài đầu tiên của chơng là Hiện tợng cảm ứng điện từ. Suất
điện động cảm ứng thì tác giả cha thiết kế đợc. Để học sinh có
hứng thú ban đầu khi học chơng Cảm ứng điện từ đòi hỏi việc
thiết kế và dạy học bài đầu tiên cũng rất quan trọng.
Với mong muốn đóng góp vào việc nghiên cứu và vận dụng
PPTN vào dạy học Vật lí nhằm đa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt
động nhận thức để học sinh tự lực chiếm lĩnh nội dung học tập,
chủ động đạt các mục tiêu kiến thức, kĩ năng, thái độ theo yêu cầu
của chơng trình và bồi dỡng năng lực sáng tạo góp phần nâng
cao chất lợng học tập, chúng tôi lựa chọn đề ti
Rèn luyện cho
học sinh sử dụng phơng pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất

12
lợng học tập v

góp phần phát triển năng lực sáng tạo trong dạy
học chơng "Cảm ứng điện từ" SGK Vật lí 11 nâng cao
làm đề tài
nghiên cứu
.
2. Mục đích của đề tài
Thiết kế và tổ chức việc dạy học theo PPTN một số kiến thức
chơng "Cảm ứng điện từ" SGK Vật lí 11 nâng cao, nhằm lm cho
học sinh tự lực tham gia xây dựng kiến thức v phát triển năng lực
t duy thông qua sự định hớng của giáo viên.
3. Đối tợng nghiên cứu của đề tài
Hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh

trong dạy học theo các giai đoạn của PPTN một số kiến thức của
chơng "Cảm ứng điện từ" sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao.
4. Giả thuyết khoa học của đề tài
Dạy học Vật lí đợc thiết kế và tổ chức theo phơng pháp
thực nghiệm không những nâng cao đợc chất lợng học tập của
học sinh mà còn hình thành và phát triển ở học sinh năng lực sáng
tạo.
5. Nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu việc vận dụng phơng pháp thực nghiệm trong
dạy học Vật lí ở trờng phổ thông v ảnh hởng của nó tới việc
nâng cao chất lợng học tập v phát triển năng lực sáng tạo của
học sinh.
- Nghiên cứu nội dung kiến thức của chơng "Cảm ứng điện từ"
sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao và các tài liệu có liên quan

13
nhằm xác định mức độ nội dung và các kiến thức cơ bản, các kĩ
năng mà học sinh cần nắm vững.
- Nghiên cứu tài liệu khoa học về phần Cảm ứng điện từ,
nhằm xác định mức độ nội dung các kiến thức cơ bảnvà kĩ năng
học sinh cần nắm vững. Thiết lập sơ đồ cấu trúc logic nội dung và
mạch phát triển kiến thức phù hợp trình độ học sinh của một số
kiến thức chơng Cảm ứng điện từ.
- Nghiên cứu, thiết kế phơng án thí nghiệm trong dạy học
chơng "Cảm ứng điện từ" sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao nhằm
phát triển năng lực sáng tạo và nâng cao chất lợng học tập.
-Soạn thảo tiến trình dạy học bài Hiện tợng cảm ứng điện từ.
Suất điện động cảm ứng (2 tiết); bài Dòng điện Fu-cô của
chơng "Cảm ứng điện từ" sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao theo
hớng rèn luyện cho học sinh hoạt động sáng tạo trong học tập

bằng phơng pháp thực nghiệm.
- Thực nghiệm s phạm theo tiến trình đã soạn thảo, đánh giá
tính khả thi của tiến trình đã soạn thảo trong việc nâng cao chất
lợng kiến thức và góp phần phát triển năng lực sáng tạo ở học
sinh, đánh giá, rút ra nhận xét về u và nhợc điểm từ đó bổ
xung, sửa đổi hoàn thiện tiến trình dạy học đã soạn.
6. phơng Pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lí luận dạy học, các tài liệu liên quan.
- Quan sát s phạm kết hợp với điều tra cơ bản bằng kiểm tra
phiếu, phiếu điều tra, dự giờ của giáo viên, trao đổi trực tiếp với
giáo viên và học sinh về việc dạy và học một số kiến thức chơng

14
Cảm ứng điện từ để tìm ra những khó khăn, sai lầm mà giáo viên
và học sinh thờng gặp. Từ đó tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất
biện pháp khắc phục.
- Thiết kế và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm các thiết bị cải
tiến theo phơng án dạy học của đề tài.
-Thực nghiệm s phạm: soạn giáo án, sử dụng phơng pháp
đối chứng kết hợp với dự giờ, theo dõi, ghi chép, phân tích diễn
biến thực tế của giờ dạy, trao đổi với giáo viên và học sinh để
đánh giá, rút kinh nghiệm sau mỗi giờ dạy.
- Phơng pháp thống kê toán học.
7. đóng góp của luận văn
- Thông qua việc thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức làm cụ
thể hoá cơ sở lí luận của việc rèn luyện cho học sinh lớp 11 sử
dụng PPTN trong học tập môn Vật lí nhằm mục tiêu phát triển
NLST và nâng cao chất lợng học tập.
- Xây dựng hệ thống biện pháp rèn luyện cho học sinh hoạt động
sáng tạo theo PPTN, áp dụng vào việc soạn thảo tiến trình dạy học

2 bài (dạy trong thời gian 3 tiết) của chơng trình Vật lí lớp 11
nâng cao.
- Lập sơ đồ cấu trúc lôgic nội dung và mạch phát triển kiến thức
chơng Cảm ứng điện từ, sơ đồ tiến trình xây dựng các kiến thức
Định luật cảm ứng điện từ, Định luật Len-xơ và Dòng điện Fu-cô
phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học và trình độ của học
sinh.

15
- Tiến hành thực nghiệm s phạm thành công, khẳng định tính
khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo và rút ra các kết luận
cần thiết.
- Luận văn có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên góp
phần đổi mới phơng pháp dạy học, nâng cao chất lợng dạy học
môn Vật lí ở trờng phổ thông.
8. cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, luận văn gồm 3 chơng:
Chơng 1:
Cơ sở lí luận của đề tài.
Chơng 2:
Rèn luyện cho học sinh sử dụng PPTN trong học
tập một số kiến thức của chơng Cảm ứng điện từ SGK Vật lí 11
nâng cao nhằm nâng cao chất lợng học tập và phát triển năng
lực sáng tạo.
Chơng 3:
Thực nghiệm s phạm.

Chơng 1
cơ sở lí luận của đề tài

16
Nhận thức Vật lí là nhận thức chân lí khách quan. V.I.Lênin
đã chỉ ra quy luật chung nhất của hoạt động nhận thức là: "Từ trực
quan sinh động đến t duy trừu tợng và từ t duy trìu tợng đến
thực tiễn" [24].
Đối với mỗi ngành khoa học, quá trình nhận thức cũng có những
nét đặc thù riêng, tuỳ thuộc vào đối tợng nhận thức cụ thể. Mỗi
khoa học chỉ trở thành một khoa học thực sự khi nó có một hệ
thống khái niệm rõ ràng và một phơng pháp nghiên cứu hiệu quả.
Trong nghiên cứu Vật lí ngời ta thờng sử dụng nhiều phơng
pháp khác nhau trong đó có các phơng pháp đặc thù nh phơng
pháp tiên đề, phơng pháp tơng tự, phơng pháp mô hình, PPTN.
1.1. Nội dung của PPTN [13, tr6].
1.1.1. PPTN trong nghiên cứu Vật lí [13, tr6]
1.1.1.1. Sự ra đời của PPTN trong sự phát triển của Vật lí học [13,
tr6]
Trong thời cổ đại, khoa học cha phân ngành và cha tách khỏi
triết học. Mục đích của nó là tìm hiểu và giải thích thiên nhiên một
cách toàn bộ mà cha đi vào từng lĩnh vực hiện tợng cụ thể. Lúc
đó dới chế độ chiếm hữu nô lệ, xã hội chia làm hai giai cấp: giai
cấp nô lệ thì phải lao động để nuôi sống xã hội nhng không đợc
hởng quyền lợi gì, còn giai cấp chủ nô là chủ nhân của mọi cái
trong xã hội nhng lại không lao động sản xuất. Những "nhà hiền

triết" thời đó thuộc giai cấp chủ nô hoặc những ngời tự do, tất
nhiên coi trọng sự suy lí, sự tranh luận để tìm ra chân lý. Một đại
biểu tiêu biểu của nền khoa học cổ đại là Aristot (
394-322TCN
).

17
Sau này khoa học phát triển theo hai hớng duy tâm và duy vật.
Hai trào lu này đấu tranh khoảng gần 2000 năm song không
phân thắng bại, do phơng pháp đấu tranh cũng chỉ là suy lí và
tranh luận.
Cuộc cách mạng lần thứ nhất mở đầu băng phát kiến vĩ đại của
côpecnic (
1473-1543
) về thuyết Nhật tâm. Cuộc đấu tranh bảo vệ
cho hệ Nhật tâm đòi hỏi những phép chứng minh dựa vào quan
sát, thực nghiệm để kiểm tra đợc trong thực tiễn nhằm thuyết
phục con ngời.Vật lí học thực nghiệm,Vật lí học chân chính thay
thế choVật lí học của Aristot ra đời và ngời đợc coi là thuỷ tổ
của khoa học này là Galilê (
1564-1642
).
Galilê cho rằng muốn nhận thức thiên nhiên thì phải quan sát
thiên nhiên, phải làm thí nghiệm và theo cách nói của ông, phải
"
hỏi thiên nhiên
" và "
phải để thiên nhiên phán xét
" khi chúng ta
tranh luận về thiên nhiên[1, tr13].

Quan điểm của Galilê về phơng pháp nghiên cứu Vật lí học mở
ra một con đờng mới trong quá trình nhận thức sáng tạo của
khoa học Vật lí nói riêng và các môn khoa học tự nhiên nói chung.
Đó là quá trình đi từ những sự kiện xuất phát có vấn đề, dẫn đến
đề xuất giả thuyết (
xây dựng mô hình của hiện tợng
), rồi từ mô
hình giả thuyết đó rút ra các hệ quả lí thuyết và từ các hệ quả lí
thuyết đi đến sự kiểm tra chúng bằng thực nghiệm và ứng dụng
chúng trong thực tiễn. Thế kỉ thứ 16, 17, 18, 19 là thời kì mà Vật lí
học thực nghiệm đạt đợc những thành tựu xuất xắc cùng với các
cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật vĩ đại mà nó tạo ra. Các đại

18
biểu xuất sắc của Vật lí học thực nghiệm, những thành công của
phơng pháp mới trong thời kì này nh: Tôrixenli (
1608-1662
),
Pascan (
1623-1662
), Bôi (
1627-1691
), Ôtôgherich (
1602-1685
),
Huyghenxơ (
1629-1695
), Niutơn (
1642-1727
), rồi đến Farađây

(
1791-1867
), Ơcxtet (
1777-1854
), Hecxơ (
1857-1894
), Pôpốp (
1809-
1906
) [10,11].
Từ đầu thế kỉ XX đến nay, Vật lí học đi sâu vào thế giới vô cùng
nhỏ bé (hạt nhân, hạt cơ bản ) và thế giới vô cùng lớn (nguồn gốc
và sự phát triển của vũ trụ ). Những quy luật của hai thế giới này
khác hẳn những quy luật của Vật lí học cổ điển. Tuy nhiên các lí
thuyết của Vật lí học hiện đại cũng không phải chỉ là sản phẩm
của t duy trừu tợng, mà vẫn bắt nguồn từ thực nghiệm. Và một
lí thuyết mới đợc mọi ngời thừa nhận chỉ khi nó đợc kiểm
nghiệm từ thực tiễn.
Nh vậy PPTN với t cách là một phơng pháp nhận thức khoa
học ra đời và thành công trong quá trình nghiên cứu và phát triển
của Vật lí học cổ điển thì ngày nay vẫn còn ý nghĩa thực sự trong
quá trình nghiên cứu Vật lí học hiện đại.
1.1.1.2. Nội dung của PPTN [13, tr7].
Spaki đã nêu lên thực chất của PPTN của Galilê nh sau: Xuất
phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng một giả
thuyết. Giả thuyết đó không chỉ đơn giản là sự tổng quát hoá các
thí nghiệm đã làm, nó chứa đựng cái gì mới mẻ, không có sẵn
trong từng thí nghiệm cụ thể. Bằng phép suy luận lôgic và bằng
toán học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ

19
quả, tiên đoán một số sự kiện mới trớc đó cha biết đến. Những
hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra
đợc. Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn
của giả thuyết và khi đó, giả thuyết đợc coi là một định luật vật lí
chính xác.
Nh vậy, PPTN không phải đơn thuần là làm thí nghiệm một
cách mò mẫm, ngẫu nhiên. Trớc khi làm thí nghiệm, nhà khoa
học phải dựa vào những quan sát ban đầu của mình hay của
những nhà khoa học khác, nêu lên một số câu cần giải đáp, nghĩa
là vạch rõ mục đích của thí nghiệm: Thí nghiệm để làm sáng tỏ cái
gì? để hỏi thiên nhiên cái gì? Tiếp theo là phải bố trí thí nghiệm
nh thế nào, tức là tìm cách đặt câu hỏi cho thiên nhiên nh thế
nào để có câu trả lời đơn giá? Câu trả lời của thiên nhiên qua các
kết quả của thí nghiệm là những dấu hiệu bề ngoài của sự vật, có
thể quan sát đợc, cần phải phân tích, khái quát hoá những kết
quả đó nh thế nào để thu đợc những kết quả có giá trị tổng
quát? Cuối cùng là, lời giải đáp thu đợc có thể áp dụng để giải
quyết những vấn đề gì rộng hơn nữa trong thực tế, nằm ngoài
những thí nghiệm đã làm không?
PPTN đã thể hiện một quan điểm mới mẻ, sâu sắc về nhận thức
tự nhiên, nhận thức chân lí. Niutơn đã làm rõ quan điểm đó bằng
bốn quy tắc sau đây:

Quy tắc 1:
Đối với mỗi hiện tợng, không thừa nhận những
nguyên nhân nào khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích
nó. Quy tắc này là sự khẳng định vai trò của lí trí con ngời trong

20

sự nhận thức chân lí, gạt bỏ những luận điểm tôn giáo, kinh viện,
không có liên quan đến khoa học.

Quy tắc 2:
Bao giờ cũng quy những hiện tợng nh nhau về cùng
một nguyên nhân. Quy tắc này thể hiện t tởng nhân quả, quyết
định luận của Niutơn: Một nguyên nhân xácđịnh bai giờ cũng gây
ra một hệ quả xác định.

Quy tắc 3:
Tính chất của tất cả các vật có thể đem ra thí nghiệm
đợc, mà ta không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì
đợc coi là tính chất của mọi vật nói chung. Quy tắc này là sự quy
nạp khoa học, cho phép ta khái quát hoá những trờng hợp riêng
lẻ để tìm ra những định luật tổng quát.

Quy tắc 4:
Bất kì khẳng định nào rút ra từ thực nghiệm, bằng
phơng pháp quy nạp đều là đúng chứng nào cha có những hiện
tợng khác giới hạn hoặc mâu thuẫn với những khẳng định đó.
Quy tắc này thể hiện quan điểm biện chứng về tính tơng đối và
tuyệt đối của chân lí. Nó thừa nhận mỗi chân lí khoa học đều có
thể đợc chính xác hoá thêm, đợc hoàn chỉnh thêm từng bớc
một, nhng trong mỗi bớc của quá trình nhận thức nó vẫn hoàn
toàn có giá trị khoa học.
Với phơng pháp và t tởng nói trên, Niu tơn đã đạt những
thành tựu rực rỡ trong nghiên cứu cơ học và ảnh hởng sâu sắc
đến toàn bộ sự phát triển của Vật lí học trong nhiều thế kỉ sau.
Trong hơn ba thế kỉ, kể từ khi PPTN ra đời, Vật lí học đã tiến
những bớc khổng lồ, phân thành nhiều ngành và mỗi ngành có

những đặc thù riêng. Risa Fâyman- nhà vật lí lí thuyết nổi tiếng

21
của thế kỉ XX nhận xét rằng: "ở thời đại Niutơn, kiến thức cha
hoàn chỉnh, Niutơn có thể phỏng đoán các định luật bằng cách đối
chiếu các khái niệm và sự hiểu biết gần với thực nghiệm. Giữa sự
quan sát và sự kiểm tra lại bằng thực nghiệm không có một
khoảng cách lớn". Ngày nay, Vật lí học đã đi vào những lĩnh vực vi
mô của nguyên tử và hạt nhân, hay lĩnh vực của những hạt chuyển
động với vận tốc cực lớn. Đối với những lĩnh vực ấy, chỉ dựa trên
những quan sát trực tiếp và những công cụ toán học đơn giản thì
khó lòng mà thành công đợc. Các nhà khoa học thế kỉ XX đặc
biệt quan tâm đến mặt lí thuyết của các vấn đề nghiên cứu, đã sử
dụng mạnh mẽ công thức toán học cao cấp, nhiều khi các nhà vật
lí phải tự sáng tạo ra công cụ toán học mới để giải quyết các vấn
đề của Vật lí học. Trong thế kỉ này, kiến thức Vật lí đã rất sâu sắc
và phong phú, nhiều khi một nhà khao học trong nhiều năm, thậm
chí trong suốt cuộc đời mình cũng chỉ mới thực hiện đợc một
phần của quá trình phát minh. Chẳng hạn nh Anhxtanh phát minh
ra thuyết tơng đối rộng từ năm 1916, nhng phải mấy chục năm
sau, ngời ta mới có thể tìm ra một số rất ít bằng chứng thực
nghiệm để chứng thực tính đúng đắn của thuyết đó. Những bằng
chứng này không phải do Anhxtanh mà do các nhà bác học khác
tìm ra. Mặt khác, đến giai đoạn này nhiều nhà bác học nổi tiếng
không phải bằng các công trình lí thuyết đa ra những dự đoán
thiên tài mà bằng các công trình thực nghiệm rất khéo léo tài tình
và chính xác; nhờ thế mà hoặc là khẳng định sự đúng đắn của lí

22
thuyết hoặc phát hiện ra những sự kiện mới làm xuất phát điểm

cho những lí thuyết mới.
Trong toàn bộ quá trình đi tìm chân lý thì phải phối hợp cả xây
dựng lý thuyết và kiểm tra bằng thực nghiệm, nhng trong hoạt
động của mỗi nhà khoa học thì có thể thực hiện một trong hai
khâu: bởi vậy, ngày nay phân ra hai ngành: Vật lí lý thuyết và Vật
lí thực nghiệm. Theo cách phân chia này, PPTN có thể hiểu theo
nghĩa hẹp sau đây: Từ lí thuyết đã biết, suy ra hệ quả và dùng thí
nghiệm để kiểm tra hệ quả. Nhà vật lí thực nghiệm không nhất
thiết phải tự mình xây dựng giả thuyết mà giả thuyết đó đã có
ngời khác đề ra rồi nhng cha kiểm tra đợc. Nhiệm vụ của
nhà vật lí thực nghiệm lúc này là từ giả thuyết đã có suy ra một hệ
quả có thể kiểm tra đợc và tìm cách bố trí một thí nghiệm khéo
léo tinh vi để quan sát đợc hiện tợng do lý thuyết dự đoán và
thực hiện các phép đo chính xác.
1.1.2. PPTN trong dạy học Vật lí [13, tr9].
1.1.2.1. Các giai đoạn của PPTN.
Để giúp học sinh có thể bằng hoạt động của bản thân mình mà
tái tạo, chiếm lĩnh đợc các kiến thức Vật lí thì tốt nhất là giáo
viên phỏng theo PPTN của các nhà khoa học mà tổ chức cho học
sinh hoạt động theo các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1:
Giáo viên mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu
diễn một vài thí nghiệm và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của
hiện tợng, , tìm nguyên nhân hoặc xác lập một mối quan hệ nào

23
đó, tóm lại nêu lên một câu hỏi mà học sinh cha biết câu trả lời,
cần phải suynghĩ tìm tòi mới trả lời đợc.

Giai đoạn 2:
Giáo viên hớng dẫn, gợi ý cho học sinh xây dựng
một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa vào quan sát tỉ mỉ kĩ lỡng,
vào kinh nghiệm bản thân, vào những kiến thức đã có (ta gọi là
xây dựng giả thuyết). Những dự đoán này có vẻ còn thô sơ, có vẻ
hợp lí nhng cha chắc chắn.

Giai đoạn 3:
Từ giả thuyết dùng suy luận lôgic hay suy luận
toán học suy ra một hệ quả: Dự đoán một hiện tợng trong thực
tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lợng vật lí.

Giai đoạn 4:
Xây dựng và thực hiện một phơng án thí nghiệm
để kiểm tra xem hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả
thực nghiệm hay không. Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành
chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới.

Giai đoạn 5:
ứng dụng kiến thức. Học sinh vận dụng kiến thức
để giả thích hay dự đoán một số hiện tợng trong thực tiễn, để
nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật. Thông qua đó, trong một số
trờng hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện
mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết[13,tr9].
1.1.2.2. Hớng dẫn học sinh hoạt động trong mỗi giai đoạn của
PPTN.
Những bài học mà học sinh có thể tham gia đầy đủ vào cả 5 giai
đoạn trên không nhiều. Đó là những bài mà việc xây dựng giả
thuyết không đòi hỏi một sự phân tích quá phức tạp và có thể kiểm
tra giả thuyết bằng những thí nghiệm đơn giản sử dụng những

24
dụng cụ đo lờng mà học sinh đã quen thuộc. Ví dụ nh bài: Sự rơi
tự do, định luật III của Niutơn, quy tắc mô men về cân bằng của
vật quay quanh một trục, định luật Bôilơ-Mariôt, định luật phản xạ
ánh sáng.
Trong nhiều trờng hợp, học sinh gặp khó khăn không thể vợt
qua đợc thì có thể sử dụng PPTN ở các mức độ khác nhau, thể
hiện ở mức độ học sinh tham gia vào các giai đoạn của PPTN.
Giai đoạn 1

- Mức độ 1
: Học sinh tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi. Giáo
viên giới thiệu hiện tợng xảy ra đúng nh thờng thấy trong tự
nhiên để cho học sinh tự lực phát hiện những tính chất hay những
mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu. Ví dụ nh học sinh quan
sát sự rơi của nhiều vật khác nhau: Hòn gạch, tờ giấy, cái lá,
miếng bấc, hòn bi, cái lông chim. Sự rơi xảy ra rất khác nhau.
Những câu hỏi mà học sinh đã quen nêu ra là: Nguyên nhân nào
khiến cho các vật rơi khác nhau? Sự rơi của các vật có gì giống
nhau không?

- Mức độ 2
: Giáo viên tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt trong đó
xuất hiện một hiện tợng lạ, lôi cuốn sự chú ý của học sinh, gây
cho họ sự ngạc nhiên, sự tò mò; từ đó, học sinh nêu ra một vấn đề,
một câu hỏi cần giải đáp. Ví dụ: Dao chém gỗ thì gỗ đứt, cũng dao
đó chém vào đá thì dao mẻ, vậy giữa lực của dao tác dụng vào gỗ
(vào đá) và lực của gỗ (của đá) tác dụng vào dao lực nào lớn
hơn?

25

- Mức độ 3
: Giáo viên nhắc lại một vấn đề, một hiện tợng đã
biết và yêu cầu học sinh phát hiện trong vấn đề hay hiện tợng đã
biết, có chỗ nào cha đợc hoàn chỉnh, đầy đủ cần tiếp tục nghiên
cứu. Ví dụ: Sau khi đã học định luật cảm ứng điện từ, đã biết điều
kiện phát sinh ra dòng điện cảm ứng, giáo viên yêu cầu học sinh
xem muốn biết đầy đủ hơn về dòng điện cảm ứng còn phải xét vấn
đề gì nữa? Học sinh dựa vào hiểu biết đã có về dòng điện, sẽ có
thể đề xuất hai câu hỏi mới: Độ lớn của dòng điện cảm ứng phụ
thuộc những yếu tố nào? chiều của dòng điện cảm ứng đợc xác
định nh thế nào?

Giai đoạn 2:
Risa Fâyman cho rằng "Các định luật vật lí có nội dung rất đơn
giản, nhng biểu hiện của chúng trong thực tế rất phức tạp". Bởi
vậy, từ sự phân tích các hiện tợng thực tế đến việc dự đoán
những mối quan hệ đơn giản nêu trong các định luật là cả một
nghệ thuật. Cần làm cho học sinh quen dần.

Mức độ 1:
Dự đoán định tính: Trong những hiện tợng thực tế
phức tạp, dự đoán về nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi
phối hiện tợng. Có thể có rất nhiều dự đoán mà ta sẽ phải lần
lợt tìm ra cách bác bỏ. Ví dụ nh trờng hợp định luật cảm ứng
điện từ, có thể bắt đầu dự đoán dựa trên sự quan sát đơn giản:
Chuyển động tơng đối giữa nam châm và ống dây, sau đó xây
dựng dự đoán đòi hỏi sự phân tích tỉ mỉ hơn: Sự biến thiên từ

thông qua ống dây.