Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập nhằm hình thành và phát triển tư tưởng về tính tương đối của chuyển động trong dạy học chương động học chất điểm vật lí 10 THPT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.15 MB, 101 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
TRẦN KIM CHUNG
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
NHẰM HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN TƢ TƢỞNG
VỀ TÍNH TƢƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG
TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT
ĐIỂM” - VẬT LÍ 10 THPT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
HÀ NỘI, 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
TRẦN KIM CHUNG
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
NHẰM HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN TƢ TƢỞNG
VỀ TÍNH TƢƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG
TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT
ĐIỂM” - VẬT LÍ 10 THPT
Chun ngành: Lí luận và Phƣơng pháp dạy học bộ mơn Vật lí
Mã số: 60 14 01 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS TẠ TRI PHƢƠNG
HÀ NỘI, 2014
LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn:
- PGS.TS. Tạ Tri Phương - Người đã tận tình giúp đỡ và động viên khuyến
khích trong suốt q trình tác giả nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
- Ban giám hiệu, Phòng Sau Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí và q thầy
cơ trong tổ Phương pháp giảng dạy Vật lí - Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 đã
tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả hồn thành khóa học và luận văn thạc sĩ.
- Ban giám hiệu, các thầy cô giáo thuộc tổ Vật lí trường THPT Lý Thường
Kiệt, Yên Bái đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực nghiệm sư phạm.
- Ban giám đốc, các thầy cô giáo trong Trung tâm GDTX tỉnh Yên Bái, các
bạn đồng nghiệp, những người thân trong gia đình đã giúp đỡ và động viên tác giả
trong thời gian học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn.
Hà Nội, tháng 6 năm 2014
Tác giả
Trần Kim Chung
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi
sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thơng tin trích
dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Tôi xin chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này.
Hà Nội, tháng 6 năm 2014
Tác giả
Trần Kim Chung
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
MỞ ĐẦU ............................................................................................................
1
NỘI DUNG ........................................................................................................
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU
5
1.1. Hồn thiện nội dung và PPDH vật lí ở trường PT ......................................
5
1.1.1. Tính tất yếu của việc hồn thiện nội dung và PPDH vật lí PT ...........
5
1.1.2. Những khuynh hướng cơ bản của việc hoàn thiện nội dung và
PPDH vật lí PT .............................................................................................
8
1.2. Tư tưởng về tính tương đối của chuyển động. ............................................
16
1.2.1. Tính tương đối của chuyển động ........................................................
17
1.2.2. Phát triển tư tưởng về tính tương đối của chuyển động .....................
19
1.3. Bài tập vật lí phổ thơng ...............................................................................
24
1.4. Thực trạng việc dạy và học tài liệu "tính tương đối của chuyển động ở
trường phổ thông" ...............................................................................................
27
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .................................................................................
33
CHƢƠNG 2. HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN TƢ TƢỞNG VỀ TÍNH
TƢƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG THƠNG QUA HỆ THỐNG BÀI
TẬP ĐỀ TÀI “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” TRONG CHƢƠNG TRÌNH
VẬT LÍ LỚP 10 THPT ...................................................................................
34
2.1. Đề xuất cấu trúc lơgic tổng qt về tư tưởng tính tương đối của chuyển
động ....................................................................................................................
34
2.2. Xây dựng hệ thống bài tập vật lí .................................................................
35
2.2.1. Nguyên tắc xây dựng .........................................................................
35
2.2.2. Hệ thống bài tập nhằm hình thành và phát triển tư tưởng về tính
tương đối của chuyển động ..........................................................................
36
2.3. Sử dụng hệ thống bài tập trong quá trình dạy học .......................................
42
2.3.1. Xây dựng tiến trình dạy học ...............................................................
42
2.3.2. Hướng dẫn giải các bài tập đã xây dựng ............................................
54
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ................................................................................
66
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..................................................
67
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của TNSP ................................................................
67
3.2. Đối tượng TNSP .........................................................................................
67
3.3. Quá trình TNSP ...........................................................................................
67
3.4. Kết quả TNSP ..............................................................................................
68
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ................................................................................
78
KẾT LUẬN CHUNG........................................................................................
79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................
81
PHỤ LỤC ..........................................................................................................
83
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT
Viết tắt
Viết đầy đủ
1
ĐC
Đối chứng
2
GV
Giáo viên
3
HS
Học sinh
4
NXB
Nhà xuất bản
5
PT
Phổ thông
6
PPDH
Phương pháp dạy hoc
7
SGK
Sách giáo khoa
8
TN
Thực nghiệm
9
TNSP
Thực nghiệm sư phạm
10
THPT
Trung học phổ thông
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
1.1. Trong vài thập kỷ gần đây, sự phát triển như vũ bão của khoa học và cơng
nghệ đã địi hỏi các quốc gia trên thế giới phải tiến hành cải tổ, hoàn thiện nền giáo
dục. Việc cải tổ, hoàn thiện trong giai đoạn hiện nay diễn ra với các mức độ khác
nhau ở mỗi quốc gia nhưng những đặc trưng giống nhau được thể hiện trên các vấn
đề về cấu trúc, nội dung chương trình và phương pháp dạy học.
Đối với bộ mơn vật lí phổ thơng, sự hiện đại hố về nội dung được thực hiện
theo các khuynh hướng cơ bản như tăng cường vai trị của các thuyết vật lí; tập
trung hoá và hệ thống hoá tài liệu học tập trên cơ sở của các tư tưởng chỉ đạo xuyên
suốt toàn bộ chương trình cũng như từng phần của chương trình; thiết lập một cách
chính xác “các sự kiện thực nghiệm xuất phát điểm” của từng học thuyết và tăng
cường vai trị của các thí nghiệm nền tảng.
1.2. Việc tập trung hoá các tài liệu học tập trên cơ sở các tư tưởng chỉ đạo xun
suốt tồn bộ chương trình cũng như từng phần của chương trình cho phép học sinh
định hướng được những vấn đề cơ bản nhất, cốt lõi nhất cần nắm vững trong tài liệu
giáo khoa; tạo điều kiện cho học sinh nhớ và hiểu lâu kiến thức… Theo
V.G.Radumovxki chương trình cơ học phổ thơng cần xây dựng dựa trên ba tư tưởng
lớn là: tính tương đối của chuyển động; sự tương tác của các vật và bảo tồn trong
các q trình vật lí; trong đó tư tưởng về tính tương đối của chuyển động là một trục
tư tưởng xun suốt tồn bộ giáo trình vật lí nói chung và giáo trình cơ học nói
riêng. Việc nắm vững tư tưởng về tính tương đối của chuyển động sẽ là cơ sở để
học sinh nắm vững nhiều đề tài khác nhau trong chương trình vật lí phổ thơng.
1.3. Sự phát triển mang tính bùng nổ về tri thức khoa học và công nghệ luôn
được Đảng và Nhà nước ta đặc biệt quan tâm. Nghị quyết Hội nghị lần thứ tám của
BCH TW Đảng cộng sản Việt Nam khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục
và đào tạo đã chỉ rõ : “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo
hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức,
kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy
2
móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người
học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ
yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội,
ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và
truyền thông trong dạy và học….
Xây dựng và chuẩn hóa nội dung giáo dục phổ thông theo hướng hiện đại, tinh
gọn, bảo đảm chất lượng, tích hợp cao ở các lớp học dưới và phân hóa dần ở các
lớp học trên; giảm số mơn học bắt buộc; tăng môn học, chủ đề và hoạt động giáo
dục tự chọn. Biên soạn sách giáo khoa, tài liệu hỗ trợ dạy và học phù hợp với từng
đối tượng học, …”[2].
Với mong muốn đóng góp vào việc nâng cao chất lượng học tập của học sinh
phổ thông, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập nhằm
hình thành và phát triển tư tưởng về tính tương đối của chuyển động trong dạy
học chương “Động học chất điểm”- Vật lí 10 THPT ” để nghiên cứu.
2. Mục đích nghiên cứu:
Biên soạn một hệ thống bài tập, thông qua việc dạy giải chúng làm nổi bật tư
tưỏng tính tương đối của chuyển động trong dạy học đề tài “Động học chất điểm”.
Trên cơ sở đó hình thành và phát triển được tư tưởng về tính tương đối của
chuyển động cho học sinh lớp 10 THPT.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Hoạt động dạy học của giáo viên và học sinh
trong quá trình dạy giải bài tập chương “Động học chất điểm” lớp 10 THPT.
- Phạm vi nghiên cứu: Chương “Động học chất điểm” - Vật lí 10 THPT.
4. Giả thuyết khoa học:
Nếu xây dựng được một hệ thống bài tập mà nội dung của chúng thể hiện các
khía cạnh khác nhau về tính tương đối của chuyển động và đề xuất được các
phương án sử dụng các bài tập đó có mục đích, phù hợp sẽ hình thành và phát triển
được tư tưởng về tính tương đối của chuyển động; góp phần nâng cao việc nắm
vững kiến thức của học sinh khi nghiên cứu cơ học.
3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu nội dung của tư tưởng tính tương đối của chuyển động và khả năng
hồn thiện tư tưởng đó thơng qua việc giải bài tập vật lí.
- Xác định mức độ nội dung và lơgic trình bày kiến thức tính tương đối của
chuyển động trong chương “Động học chất điểm” - Vật lí 10 THPT.
- Tiến hành điều tra tình hình dạy học nội dung về tính tương đối của chuyển
động.
- Biên soạn hệ thống bài tập mà nội dung của chúng thể hiện các khía cạnh khác
nhau về tính tương đối của chuyển động.
- Soạn thảo tiến trình hướng dẫn học sinh giải các bài tập đó với mục đích làm
bộc lộ tư tưởng tính tương đối của chuyển động.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của hệ
thống bài tập và cách sử dụng nó nhằm mục đích hình thành và phát triển tư tưởng
về tính tương đối của chuyển động.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Để thực hiện được các nhiệm vụ trên, đề tài sử dụng các phương pháp nghiên
cứu chủ yếu sau:
- Nghiên cứu lí luận được sử dụng để xác lập các quan điểm chỉ đạo cơ bản
của nghiên cứu.
- Điều tra thực tiễn việc dạy học chương “Động học chất điểm” - Vật lí 10
THPT.
- Thực nghiệm sư phạm được sử dụng để đánh giá tính khả thi và hiệu quả
phương hướng nghiên cứu.
- Thống kê toán học được sử dụng để trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm
và kiểm định giả thuyết thống kê về kết quả học tập của các lớp đối chứng và lớp
thực nghiệm.
4
7. Đóng góp của đề tài
7.1. Về lí luận:
Luận văn góp phần làm sâu sắc thêm những vấn đề liên quan đến “tư tưởng
về tính tương đối của chuyển động”.
Xây dựng một hệ thống bài tập để thơng qua đó giúp học sinh lĩnh hội một
cách sâu sắc kiến thức về tính tương đối của chuyển động trong phần động học chất
điểm nói riêng và của tồn bộ giáo trình cơ học nói chung.
7.2. Về thực tiễn:
Hệ thống bài tập đã soạn thảo và khả năng sử dụng hệ thống bài tập để hình
thành và phát triển tư tưởng về tính tương đối của chuyển động có thể được dùng
làm tài liệu tham khảo cho GV và HS trong dạy học chương trình cơ học, góp phần
nâng cao chất lượng dạy học bộ mơn Vật lí ở trường THPT.
8. Cấu trúc luận văn:
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3
chương:
Chƣơng 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của nghiên cứu.
Chƣơng 2. Hình thành và phát triển tư tưởng về tính tương đối của chuyển động
thông qua hệ thống bài tập đề tài “Động học chất điểm” trong chương trình Vật lí
lớp 10 THPT.
Chƣơng 3. Thực nghiệm sư phạm.
5
CHƢƠNG 1.
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU.
1.1. HOÀN THIỆN NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT
LÍ PHỔ THƠNG.
1.1.1.Tính tất yếu của việc hồn thiện nội dung và phƣơng pháp dạy học
vật lí phổ thơng.
Hồn thiện nội dung và PPDH vật lí là một xu thế tất yếu do những nguyên
nhân sau đây.
1.1.1.1. Sự phát triển mạnh mẽ của bản thân khoa học vật lí.
Đầu thế kỷ 20, vật lí học đã trở thành lĩnh vực hàng đầu trong nền kiến thức
của khoa học tự nhiên. Các thuyết vật lí và các phương pháp nghiên cứu vật lí ngày
càng xuất hiện nhiều hơn trong các mơn học tự nhiên khác như hóa học, sinh học,
thiên văn học… và đã cho những kết quả quan trọng. Cùng với xu hướng đó, vật lí
đã đóng góp các cơ sở lý thuyết cho các ngành kỹ thật hiện đại, nhiều lĩnh vực kỹ
thuật đã xuất hiện trên cơ sở của các phát minh vật lí.
Ở giai đoạn đầu của sự phát triển, nhiệm vụ đầu tiên của vật lí là mơ tả và
nghiên cứu các tính chất của chất (chất rắn, chất lỏng, chất khí) và các hiện tượng tự
nhiên (hiện tượng nhiệt, hiện tượng âm, hiện tượng ánh sáng, hiện tượng, điện từ
…). Ở giai đoạn này, vật lí đã khác các khoa học tự nhiên khác bằng chính nội dung
cơ bản mà những nội dung đó là sự trình bày một cách cụ thể, có hệ thống về các
đối tượng tự nhiên. Trong giai đoạn này, nội dung ứng dụng và kinh nghiệm chiếm
ưu thế.
Nhưng ngay ở giai đoạn này của sự phát triển của khoa học vật lí thì trong
nhiều trường hợp vật lí cũng đã giải quyết mối quan hệ định lượng giữa các đối
tượng nghiên cứu. Điều này dẫn đến việc áp dụng các cơng cụ tốn học vào nghiên
cứu vật lí và đã đưa đến những kết quả quan trọng, đã khám phá và hệ thống hóa
nhiều quy luật mang tính nền tảng như nguyên lý tương đối, nguyên lý quán tính
6
(Galilê), định luật hấp dẫn và các định luật động lực học (Niutơn), phương trình
điện động lực học (Măcxoen), các nguyên lý lượng tử (Plăng, Bo) …
Trên cơ sở đó, các học thuyết vật lí cơ bản ra đời: thuyết cơ học Niutơn, cơ
học lượng tử, cơ học tương đối… như thế vật lí khơng mất đi chức năng ứng dụng
mà ngày càng trở thành một khoa học lí thuyết.
Giai đoạn hiện đại của sự phát triển của các khoa học tự nhiên được đặc
trưng bằng sự thống nhất biện chứng của các q trình phân biệt hóa và liên kết hóa.
Thật vậy, một mặt xuất hiện một loạt các ngành khoa học mà cơ sở của nó phải dựa
vào vật lí, hóa học, sinh học; mặt khác lại xuất hiện các phương pháp vật lí trong
hóa học (hóa lượng tử, động học và nhiệt động lực học hóa học), phương pháp vật lí
và phương pháp hóa học trong sinh học (sinh học phân tử, sinh học phóng xạ …).
Sự hình thành của các khoa học đó, chẳng hạn hóa lí, sinh hóa… trong đó đối tượng
và phương pháp nghiên cứu chứa đựng nhiều quy luật cơ bản của một loạt các khoa
học khác nhau. Cũng nhận thấy rằng về cơ bản phân biệt hóa là hệ quả của sự phân
chia khoa học theo nội dung đối tượng, còn sự liên kết hóa thì ngược lại, nó liên hệ
với sự phát triển của nội dung học thuyết, liên hệ với việc xây dựng nên các học
thuyết mang tính cơ sở, nền tảng và của các phương pháp nghiên cứu.
Những đặc điểm đó của khoa học vật lí cũng là đặc điểm của mơn học vật lí.
Sự “vĩ đại” của khoa học vật lí hiện đại thể hiện ở chỗ nó bao trùm lên toàn bộ các
ứng dụng của các hiện tượng tự nhiên, ở mối liên hệ với triết học và nhận thức luận,
thể hiện ở tính đa dạng, tính kế hoạch, tính có hiệu quả của việc áp dụng vào thực
tiễn. Điều này dẫn đến việc thậm chí trả lời câu hỏi “Học vật lí làm gì? Có cần học
tất cả khơng?” trở nên khơng dễ dàng. Trong tình hình đó, một số nước tư bản đã
xuất hiện các lớp năng khiếu (lớp chuyên) và hiện nay ở nhiều nước cũng đã có loại
hình đào tạo này.
Tuy nhiên, nếu cho rằng nghiên cứu vật lí mang tính “hàng hóa, tiêu dùng”,
thì có thể liệt kê ra một số lượng rất lớn các ngành nghề mà sự lĩnh hội chúng khơng
cần kiến thức vật lí hoặc địi hỏi một ít kiến thức về các định luật, khái niệm và có
thể trình bày chúng kết hợp với quá trình nghiên cứu nghề nghiệp. Nếu phải nghiên
7
cứu vật lí như một khoa học thì khơng thể như vậy được. Điều này cũng giải thích
được vì sao ở nước Mỹ chỉ có khoảng 20% học sinh lựa chọn mơn vật lí [18].
1.1.1.2. Sự thay đổi mục tiêu, nhiệm vụ giáo dục.
Mục tiêu giáo dục ở mỗi quốc gia được đặt ra trên cơ sở yêu cầu phát triển
kinh tế, văn hóa, xã hội của đất nước trong giai đoạn hiện tại và trong tương lai. Do
đó, mục tiêu này sẽ theo từng giai đoạn phát triển của đất nước. “Mục tiêu, nhiệm
vụ giáo dục ảnh hưởng trực tiếp tới cấu trúc của sách giáo khoa vật lí, tới mối quan
hệ của các phần trong một cấu trúc, tới hình thức tư duy mà chúng ta hình thành cho
học sinh”.[5]
Trên thực tế nếu chúng ta chỉ đặt ra nhiệm vụ truyền thụ cho học sinh một
khối lượng kiến thức nhất định thì có thể thực hiện dựa trên trình độ kinh nghiệm
của sự nhận thức: thu nhận từ thí nghiệm một số sự kiện xác định, đưa ra các khái
niệm tương ứng, hình thành các định luật mơ tả mối quan hệ giữa các khái niệm đó.
Tuy nhiên nếu mục tiêu là giáo dục thế giới quan và phát triển học sinh thì
lại cần hình thức tư duy lí luận, điều này chỉ làm được nếu dựa trên trình độ lí luận
của nhận thức mà trình độ này lại yêu cầu tài liệu học tập được xây dựng dựa trên
các thuyết vật lí nền tảng.
Trình độ kinh nghiệm của nhận thức
Sự kiện
(hiện
tượng, đối
tượng tự
nhiên)
Khái
niệm
Định
luật
Các
thuyết
cơ bản
Bức tranh
khoa học tự nhiên
về thế
giới.
Trình độ lý luận của nhận thức
Sơ đồ 1.1
Sơ đồ cấu trúc của nhận thức trong học tập vật lí là khác nhau. Trình độ kinh
nghiệm của nhận thức dựa trên các định luật mà cách đây không lâu được coi là
đỉnh cao của nhận thức trong dạy học vật lí. Người ta cho rằng, nếu học sinh lĩnh
hội được các định luật cơ bản và biết sử dụng chúng để giải bài tập thì mục đích dạy
8
học vật lí đã đạt được. Bản thân các định luật được coi như sự khái quát của thực
nghiệm và trong q trình dạy học nó xuất hiện với tính cách là các định luật thực
nghiệm.
Việc chuyển lên trình độ lí luận của nhận thức khơng chỉ dựa trên việc
nghiên cứu một cách sâu sắc các định luật, khái niệm mà cịn ở việc hình thành
trong nhận thức của học sinh bức tranh về khoa học - tự nhiên về thế giới.
Mục tiêu và nguyên tắc giảng dạy vật lí được thực hiện trong q trình sư
phạm trước hết thơng qua nội dung của chính giáo trình vật lí. Trình độ khoa học
của giáo trình cần phù hợp với trình độ phát triển của khoa học, ngồi ra giáo trình
cần phải đảm bảo cho sự giáo dục phổ cập cả về khối lượng và độ sâu sắc của kiến
thức.
Tất cả những điều đó đã dẫn đến việc phải cải tổ và hoàn thiện nội dung
giảng dạy và phương pháp dạy học ở tất cả các mơn học, đặc biệt nó được tiến hành
mạnh mẽ ở các môn học tự nhiên trong những thập kỷ gần đây.
1.1.2. Những khuynh hƣớng cơ bản của việc hoàn thiện nội dung và
phƣơng pháp dạy học vật lí phổ thơng.
Những khuynh hướng cơ bản của việc hoàn thiện nội dung và phương pháp
dạy học vật lí phổ thơng khơng thể tách rời mối quan hệ giữa giáo dục và kinh tế,
mối quan hệ giữa hệ thống chính trị và giáo dục cũng như mối quan hệ của giáo dục
với nhiều khía cạnh khác như dân tộc, truyền thống. “Khi soạn thảo kế hoạch hoàn
thiện quá trình dạy học cần phải chú ý đến tình hình phát triển kinh tế - xã hội của
các nước khác, phải chú ý đến những đặc điểm chung cũng như phương hướng phát
triển thế giới hiện nay. Điều này liên quan chặt chẽ tới việc đào tạo con người có
khả năng tham gia vào sự hợp tác quốc tế …”[24]. “ Chủ động, tích cực hội nhập
quốc tế để phát triển giáo dục và đào tạo, đồng thời giáo dục và đào tạo phải đáp
ứng yêu cầu hội nhập quốc tế để phát triển đất nước”. Tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ
xem xét khía cạnh truyền thống về cấu trúc chương trình, nội dung và phương pháp
dạy học vật lí cũng như những phương hướng cơ bản, điển hình để tìm thấy những
xu thế chung để phân tích, học hỏi những kinh nghiệm tiến bộ đáp ứng tiến trình hội
9
nhập quốc tế hiện nay của chúng ta. Chúng ta sẽ tập trung phân tích một số những
phương hướng cơ bản về việc hoàn thiện nội dung và phương pháp dạy học vật lí
của một số nước vì có thể coi đây là những khu vực đã và đang có những thành tựu
to lớn về lĩnh vực này và có nhiều ảnh hưởng đến chúng ta.
Để tìm cơ sở cho nghiên cứu của mình, chúng tơi đã tiến hành tìm hiểu về
việc hồn thiện nội dung và PPDH vật lí ở trường phổ thông tại một số quốc gia
trong thời gian 20 năm gần đây nhất. Chúng tôi đặc biệt quan tâm đến vấn đề này ở
Cộng hòa liên bang Nga, ở Mĩ và một số nước ở Tây Âu.
Mặc dù trình độ phát triển kinh tế của các nước là khác nhau, hệ thống giáo
dục khác nhau nhưng việc hồn thiện nội dung và PPDH bộ mơn vật lí PT trong
thời gian vừa qua của các nước có rất nhiều điểm tương đồng, điển hình nhất gồm:
+ Nâng cao trình độ khoa học của mơn học ở tất cả các cấp học bằng nhiều
con đường khác nhau;
+ Tăng cường vai trị của thí nghiệm vật lí;
+ Hình thành và phát triển phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh;
+ Nâng cao tính tích cực, chủ động; phát triển năng lực sáng tạo của học
sinh.
Chúng ta sẽ sơ bộ phân tích một số các khuynh hướng đó.
1.1.2.1. Nâng cao trình độ khoa học của mơn học ở tất cả các cấp học
bằng nhiều con đƣờng khác nhau.
1.1.2.1a. Khái quát hóa nội dung mơn học trên cơ sở các học thuyết nền tảng
của vật lí.
Con đường này thể hiện rõ nhất ở Cộng hòa liên bang Nga và Vương quốc
Anh. Khái qt hóa nội dung mơn học trên cơ sở các học thuyết nền tảng được các
nhà khoa học giáo dục Nga cho rằng thực chất là sự vận dụng ngun lí về tính chu
trình vào việc xây dựng nội dung và cấu trúc SGK vật lí phổ thơng.
Trong rất nhiều các cơng trình nghiên cứu về lơgic học và triết học, người ta
đã chỉ ra rằng, ngày nay lí thuyết (lí luận) phải là hình thức cơ bản, chủ đạo của tri
thức. Lí thuyết là sự phản ánh và thể hiện phương pháp tư duy hiện đại và sử dụng
10
phương pháp tư duy đó vào một lĩnh vực đối tượng cụ thể, có nghĩa là lí thuyết
cùng một lúc thể hiện cả phương pháp và kết quả của nhận thức một lĩnh vực rộng
lớn các đối tượng và hiện tượng. Trong dạy học vật lí phải đặc biệt chú ý đến khía
cạnh đó của lí thuyết: phải tổ chức tư duy của học sinh trong quá trình hoạt động
nhận thức, liên kết tài liệu học tập quanh một “hạt nhân của thuyết”. Chúng ta đang
động chạm tới vấn đề: “Khái qt hóa lí luận”.
Làm thế nào để có thể xây dựng sự khái qt hóa ở trình độ một học thuyết
trong giáo trình vật lí ở phổ thơng.
Để phù hợp với cấu trúc của một thuyết đang hình thành trong vật lí hiện đại
và phù hợp với các giai đoạn của chu trình trong dạy học vật lí, một thuyết vật lí cần
có các thành phần như sơ đồ 1.2.
Hạt nhân
Các kết luận - Hệ quả
Cơ sở
Áp dụng
Sơ đồ 1.2: Sơ đồ mô tả các giai đoạn khái quát hóa lí luận ở trình độ học
thuyết trong giáo trình vật lí phổ thơng
Cơ sở của thuyết bao gồm các sự kiện, các khái niệm xuất phát mà việc phân
tích chúng sẽ chuẩn bị cơ sở cho việc hình thành hạt nhân - sự trừu tượng hóa ở
dạng các định đề, các phương trình chuyển động (tương ứng với “mơ hình” trong
chu trình).
Hạt nhân của thuyết bao gồm các định luật cơ bản, các phương trình, các
định luật tổng quát của sự bảo tồn liên quan đến các phương trình chuyển động,
các hằng số cơ bản sử dụng để rút ra các kết luận. Các kết luận (hoặc hệ quả) là việc
áp dụng các định luật (tạo nên hạt nhân của thuyết) vào các trường hợp cụ thể. Chu
trình được kết thúc bằng việc áp dụng các hệ quả vào các hình thức khác nhau của
hoạt động học tập: thưc hiện cơng việc thí nghiệm, giải bài tập, trong lao động - học
tập, trong sáng tạo kĩ thuật, …
Tóm lại, khi xem xét cấu trúc của một học thuyết về tổng thể cũng như so
sánh nó với chu trình nhận thức trong q trình dạy học vật lí, chúng ta nhận thấy
11
“cơ sở” của thuyết tương ứng với việc nghiên cứu giai đoạn đầu (“sự kiện”, các
hoạt động vật chất - thực tại); “hạt nhân” tương ứng với giai đoạn thứ hai (“mơ
hình”, đưa ra các trừu tượng hóa, khái qt hóa) các kết luận cụ thể tương ứng giai
đoạn 3 (“hệ quả”, từ trừu tượng đến cụ thể); Sau đó chu trình được kết thúc bằng
việc quay trở về thế giới vật chất - thực tại của các đối tượng vật lí trong việc áp
dụng thực tiễn các kiến thức lí thuyết, trong những minh họa thực nghiệm của các
hệ quả của thuyết (Sơ đồ 1.3)
Áp dụng học thuyết
Phương tiện
Công việc
Giải bài tập
thực
thuật
nghiệm
Hoạt động
Lối sống,
kĩ thuật dạy
lao động -
thiên tính,
hoc: phim,
học tập
Sáng tạo kĩ
di truyền.
ti vi, máy
tính, …
Các kết luận thu được từ thuyết (hệ quả)
Các kết luận Các kết luận
định lượng
bán định
tốn học
tính
Các kết luận
định tính trên
Thí nghiệm
tưởng
cơ sở lơgic
tượng.
diễn giải.
Bổ sung
Áp dụng
thực nghiệm
tương tự
các kết luận
định tính.
Hạt nhân của thuyết
Các định luật tổng qt, ngun lí, phương trình, mơ hình.
Cơ sở của thuyết
Các khái niệm và
Quan sát
Thí nghiệm
Kiến thức có sẵn
đại lượng xuất
phát.
Sơ đồ 1.3
12
Tại Vương quốc Anh (và nhiều quốc gia khác) trong giai đoạn hiện nay
người ta rất chú trọng tới việc cho học sinh tiếp cận với phương pháp nghiên cứu
khoa học chứ không phải chỉ dừng ở kết quả nghiên cứu như thời gian trước đây.
Hình thành phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh cần trải qua nhiều giai
đoạn nhưng một số giai đoạn cần phải được tiến hành trước tiên chẳng hạn kiểu tư
duy khoa học vật lí; các phương pháp nhận thức phổ biến dùng trong vật
lí..v..v..Các nhà khoa học giáo dục Vương quốc Anh cho rằng việc khái quát hóa tài
liệu học tập trên cơ sở các thuyết vật lí nền tảng bao gồm cơ học cổ điển, động học
phân tử, thuyết điện tử, thuyết lượng tử đã trực tiếp giới thiệu với học sinh các yếu
tố cấu trúc của kiến thức vật lí gồm sự kiện (hiện tượng, thí nghiệm); khái niệm,
định luật, thuyết, các hệ quả, các ứng dụng thực tiễn; đồng thời hình thành cho học
sinh quá trình nhận thức trong khoa học vật lí (là hình thức khái qt) phù hợp với
khái quát lí luận gồm các giai đoạn sau đây:
Giai đoạn 1: Tích lũy và phân tích các sự kiện và mối quan hệ của chúng
trong quá trình hoạt động vật chất - đối tượng của con người. Quá trình học tập là
sự nghiên cứu và phân tích một cách đặc biệt các sự kiện đã được lựa chọn mà các
nhà khoa học đã xây dựng nên từ trước đó; là các quan sát thí nghiệm nhằm chuẩn
bị để học sinh tiếp cận với khái niệm, định luật mới.
Giai đoạn 2: Tiến hành sự trừu tượng hóa, tức là quá trình tạm quên đi các
hiện tượng cụ thể và tiến hành khái qt bằng việc sử dụng hình thức mơ hình, bằng
khái niệm về đại lượng vật lí, định luật hoặc phương trình, định đề hoặc một hệ
thống các định đề.
Giai đoạn 3: Nghiên cứu các kết luận thu được, các hệ quả thu được từ
những tính quy luật chủ yếu, đó là: Các cơng thức trừu tượng, các định luật, các
nguyên lý. Đây là giai đoạn phát triển kiến thức mà ta gọi là kiến thức hệ quả, được
thực hiện bằng con đường lập luận lôgic hoặc phương pháp tốn học. Đặc điểm của
khoa học vật lí là trong quá trình đi đến kết luận (hệ quả) thường dẫn đến các thí
nghiệm để thu được các thơng số, hằng số cũng như các tính quy luật riêng biệt.
13
Giai đoạn 4: Áp dụng kiến thức thu được vào đối tượng, hiện tượng vật lí cụ
thể. Trong q trình xã hội - lịch sử của nhận thức thì đây là các hoạt động sản xuất
- vật chất của con người cịn trong q trình học tập là sự giải thích các hiện tượng
của thiên nhiên, các q trình kinh tế, sản xuất, giải bài tập, minh họa các kết quả
thu được từ định luật, học thuyết; là việc làm các thí nghiệm … Như vậy các giai
đoạn của khái quát hóa lý luận trùng với các giai đoạn của chu trình học tập: 1- Sự
kiện; 2 - Mơ hình;
3 - Hệ quả; 4 - Thực nghiệm.
Cần lưu ý là về phương diện lơgic hình thức thì khơng có sự chuyển đổi lôgic
từ thế giới vật chất cụ thể sang thế giới lý tưởng. Ở đây, vai trị của lơgic hình thức
chỉ giới hạn thơng qua các hệ quả được rút ra từ những luận điểm, nguyên lý ban
đầu. Phép quy nạp và diễn dịch là phương pháp thu nhận kết quả từ các luận điểm,
nguyên lý ban đầu chứ khơng phải là phương pháp của khái qt hóa [19].
Những luận điểm ban đầu - tức là những trừu tượng hóa đầu tiên xuất hiện
trong q trình xã hội - lịch sử của nhận thức là kết quả từ nhiều giả định, kiểm
chứng và chỉ được khẳng định trong quá trình hoạt động sản xuất - vật chất của xã
hội.
Chẳng hạn các định luật Niutơn xuất hiện với vai trò của các ngun lý, tính
đúng đắn của nó khơng chỉ được khẳng định bằng việc giải thích được chuyển động
biểu kiến của các hành tinh của hệ mặt trời mà cịn giải thích được mọi chuyển động
cơ học mà con người sử dụng trong giao thông vận tải, trong các ngành công nghiệp
… Tương tự như vậy trong lịch sử phát hiện ra định luật bảo tồn và chuyển hóa
năng lượng. Khái niệm năng lượng đã được hình thành trước cả các định luật động
lực học của Niutơn, nhưng nó chỉ đưa vào khoa học khi nghiên cứu mối quan hệ
qua lại của các quá trình cơ học và quá trình nhiệt học vào những năm 40 thế kỷ 19,
tức là để có được sự khái quát hóa đã phải trải qua hai thế kỷ. Trong thực tế lịch sử
vật lí học đã có nhiều trường hợp cùng một hiện tượng, sự vật nhưng nhiều nhà
khoa học lại xây dựng nhiều khái niệm, định luật khác nhau để phán ánh sự vận
động của nó. Dần dần theo thời gian, được thử thách trong thực tế, một trong số các
định luật, khái niệm đó vẫn tỏ ra đúng đắn, số cịn lại bị bác bỏ hoàn toàn hoặc phải
14
sửa đổi bổ sung cho phù hợp với những sự kiện thực tế mới phát hiện. Cũng có
trường hợp những định luật được phát hiện trước lại trở thành trường hợp riêng của
định luật được phát hiện sau. Ngày nay người ta đã chứng minh được rằng: cơ học
cổ điển của Niutơn là một trường hợp riêng của cơ học tương đối khi vận tốc
chuyển động của vật rất nhỏ so với vận tốc ánh sáng. Điều đó chứng tỏ cơ học
Niutơn vẫn phản ánh đúng thực tiễn trong đó các vật có vận tốc nhỏ; cịn khi các vật
có vận tốc cỡ vận tốc ánh sáng thì phải áp dụng cơ học tương đối tính. Trong q
trình học tập những trừu tượng hóa ban đầu (tức những sự kiện khởi đầu) được
chuyển cho học sinh ở dạng có sẵn chứ khơng phải rút ra từ thí nghiệm nào cả.
Thật vây, khơng thể coi những thí nghiệm mà ta tiến hành trên lớp học sau
đó dẫn đến biểu thức I =
U
là sự chứng minh của định luật Ơm; khơng thể trình
R
bày các định luật Niutơn bằng con đường thực nghiệm. Các thí nghiệm chỉ là cơ sở
để tiên đốn về tính quy luật chứ khơng phải là bằng chứng duy nhất.
Các giai đoạn nêu trên của khái quát hóa được sử dụng để nghiên cứu những
khái niệm đầu tiên như vận tốc, lực, áp suất …; để nghiên cứu các định luật riêng
biệt như định luật Ơm, định luật Culơng, định luật Farađây … và đặc biệt có giá trị
khi nghiên cứu các thuyết vật lí. Chẳng hạn trong cơ học, để tiến tới các định luật
Niutơn chúng ta đi từ việc hướng dẫn học sinh quan sát, phân tích các sự kiện đã có,
từ các thí nghiệm … Bản thân các định luật tạo ra cái trừu tượng ban đầu - tức là sự
khái quát, còn các kết luận rút ra từ đó chính là các nội dung cụ thể của cơ học.
Theo mục đích dạy học sự khái quát hóa được chia thành các mức độ khác
nhau phù hợp với sự phức tạp, với cấu trúc và thứ tự trình bày tài liệu học tập. Đó là
khái qt ở mức độ khái niệm, định luật, học thuyết và khái qt hóa ở mức độ bức
tranh vật lí về thế giới.
Ở Vương quốc Anh, các nhà khoa học đưa ra yêu cầu là cần xác định chính
xác kiến thức về sự kiện khởi đầu cho học sinh, trên cơ sở đó sẽ xây dựng giả
thuyết, xác định các thí nghiệm để khẳng định tính đúng đắn của các kết luận rút ra
từ giả thuyết (hệ quả). Ngay từ giai đoạn đầu, học sinh đã được làm quen với nhiều
15
tài liệu sự kiện quan trọng: quan sát chuyển động Braonơ, đo kích thước phân tử
dầu, làm quen với các hiện tượng và trạng thái (mơ hình cấu trúc chất rắn, lỏng và
khí). Phương hướng này đã dẫn đến sự tăng nhanh phần thực hành từ 25% lên hơn
50% thời gian học tập. Có một giáo trình mà hầu như toàn bộ kiến thức và kỹ năng
mà học sinh thu được thông qua con đường thực hành (sau 5 năm, học sinh học theo
giáo trình này cần phải thực hiện 260 giờ thực hành trong tổng số 390 giờ).
Để nhấn mạnh đến vai trị của các thuyết vật lí nền tảng, người ta đã đề ra
yêu cầu là “Học sinh phải biết làm thế nào để các thuyết vật lí lại có thể là “nhân
chứng” của một số hiện tượng khơng quen thuộc”[18].
1.1.2.1b. Hệ thống hóa tài liệu học tập trên cở sở của các tư tưởng xuyên
suốt nhiều đề tài trong một phần hay nhiều phần trong toàn bộ giáo trình.
Con đường này được thể hiện rõ nhất ở chương trình vật lí phổ thơng của Mĩ
và Nga.
Ở nước Mĩ tư tưởng xun suốt trong chương trình vật lí phổ thông là
“nguyên tắc của mối quan hệ nhân quả của chuyển động vật chất trong hai hình
thức - chất và trường”. Do ảnh hưởng của nguyên tắc này mà tài liệu vật lí phổ
thơng ở Mĩ được trình bày không theo nguyên tắc từ đơn giản đến phức tạp mà
thiên về nguyên tắc hiện tượng luận, và điều đó đã dẫn đến một cấu trúc rất “khác
lạ” của giáo trình vật lí phổ thơng: 1- Vũ trụ học; 2- Quang học và sóng; 3- Cơ học;
4- Điện học và cấu trúc phân tử. Đầu tiên học sinh được làm quen với động học của
hạt và sóng và những kiến thức này sau đó được sử dụng khi học quang học để xây
dựng mơ hình hạt và mơ hình sóng của ánh sáng và cuối cùng được sử dụng để trình
bày về phơton - là lượng tử năng lượng của trường điện từ có tính chất hạt và
electron có tính chất sóng. Như thế, ở đây đã xuất hiện quan điểm lưỡng tính sóng
hạt khi nghiên cứu tính chất của chất và trường. Việc khẳng định trục tư tưởng
xuyên suốt chương trình vật lí phổ thơng của Mĩ là sử dụng học thuyết sóng hạt để
nghiên cứu chuyển động của vật chất trong hai hình thức chất và trường là hồn
tồn có cơ sở.
16
Việc hệ thống hóa tài liệu học tập trên cơ sở các tư tưởng xuyên suốt nhiều
đề tài trong một phần của giáo trình vật lí phổ thơng cũng lại thể hiện rất rõ ở Cộng
hòa liên bang Nga. Điều khẳng định này có thể thấy rõ nhất trong SGK Vật lí 10
THPT, phần Cơ học. Trong SGK này ta nhận thấy nổi lên ba tư tưởng cơ bản,
xuyên suốt tồn bộ tài liệu trình bày, gồm:
+ Tính tương đối của chuyển động.
+ Sự tương tác của các vật.
+ Sự bảo toàn.
Nội dung của các tư tưởng này được lưu ý đặc biệt cho giáo viên trong các
tài liệu giành cho việc hướng dẫn giảng dạy.
1.1.2.2. Tăng cƣờng vai trò của thí nghiệm vật lí.
Trong tất cả các quốc gia mà chúng tơi đề cập đến ở trên, vai trị của thí
nghiệm vật lí đã được đặc biệt chú ý. Nếu thí nghiệm trong giáo trình truyền thống
trước đây chỉ nhằm mục đích soi sáng các hiện tượng vật lí cơ bản thì ngày nay vai
trị cơ bản của thí nghiệm đã được xác định lại. Thơng qua thí nghiệm phải trả lời
được câu hỏi: các tư tưởng vật lí cơ bản đã xuất hiện và phát triển như thế nào? Để
trả lời được câu hỏi đó, số giờ thí nghiệm đã được tăng lên đáng kể. Ở Mĩ, hàng
năm học sinh cần thực hiện 52 thí nghiệm (chiếm 14% thời gian); trong các thí
nghiệm đó có rất nhiều bài thí nghiệm mang đặc trưng sáng tạo, hoặc là phải giải
thích, hoặc là phải thiết kế. Tại Vương quốc Anh, học sinh cịn phải khảo sát nhiều
thí nghiệm kinh điển, nền tảng của khoa học vật lí như thí nghiệm của Galilê về
chuyển động của vật trên máng nghiêng, thí nghiệm của Niutơn về đo độ lớn điện
tích, thí nghiệm của Iâng đo bước sóng ánh sáng v..v… Việc thực hiện các thí
nghiệm như thế nhằm mục đích làm rõ đặc trưng thực nghiệm của khoa học vật lí.
1.2. TƢ TƢỞNG VỀ TÍNH TƢƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG.
Theo từ điển của Nguyễn Như Ý thì “tư tưởng là quan điểm, ý nghĩ chung
của con người đối với giới tự nhiên và xã hội”. Vì vậy cần thiết phải đưa ra những
quan điểm của các nhà khoa học, các nhà phương pháp luận về vấn đề này.
17
1.2.1. Tính tƣơng đối của chuyển động.
Khơng thể hình thành khái niệm chuyển động cơ học nếu không đưa vào
khái niệm hệ quy chiếu. Để mô tả chuyển động của vật, tức là sự dich chuyển của
nó trong khơng gian đối với những vật khác, người ta cần gắn vào các vật này (vật
quy chiếu, vật mốc) một hệ tọa độ và dụng cụ để đo thời gian.
Cần phải chú ý một vấn đề là cơ học cổ điển của Niutơn ngay từ khi ra đời
đã chấp nhận tiên đề về sự tồn tại của một hệ quy chiếu đứng yên tuyệt đối. Mọi vật
đứng yên với hệ quy chiếu này cũng đứng yên tuyệt đối, chuyển động với hệ quy
chiếu này cũng là chuyển động tuyệt đối. Tiếp theo, giả thuyết về không gian tuyệt
đối lại được củng cố khá vững chắc nhờ thắng lợi của thuyết ete vũ trụ cuối thế kỷ
XIX. Chỉ sau các thí nghiệm của Maikesơn và Moccli thì ảo tượng về tồn tại hệ quy
chiếu tuyệt đối mới tan vỡ. Tuy nhiên, cũng cần lưu ý là ngay chính bản thân
Niutơn cũng khơng gắn hệ quy chiếu tuyệt đối với một vật đứng yên nào cả. Trong
cuốn “Các nguyên lý toán học của triết học tự nhiên”, Niutơn viết rằng, không gian
tuyệt đối không phải là đối tượng quan sát, chỉ có thể quan sát vị trí tương đối của
các vật bởi vì có khả năng không tồn tại vật thực sự đứng yên mà đối với nó vị trí
và chuyển động của các vật khác có thể xác định được.
Như vậy, nguyên lý tương đối cổ điển được hình thành ngay từ giai đoạn đầu
của sự phát triển cơ học. Nguyên lý này khẳng định không thể phát hiện được
chuyển động thẳng đều của một hệ quy chiếu, nếu quan sát các hiện tượng cơ học
xảy ra trong đó. Theo quan điểm vật lí học thì điều khẳng định đó có nghĩa là
chuyển động tịnh tiến thẳng đều của hệ quy chiếu không ảnh hưởng đến các quá
trình bên trong hệ. Mọi quá trình cơ học xảy ra trong hệ đó khơng phụ thuộc vào
việc hệ này đứng yên hay chuyển động thẳng đều. Đây chính là nội dung nguyên lý
tương đối của Galilê [20].
Chuyển động thẳng đều của một chiếc tàu thủy trên sơng hồn tồn “êm ái”,
khơng rung động và khơng gia tốc sẽ không gây ra một ảnh hưởng nào đến mọi quá
trình xảy ra trong tàu: mọi vật trong tàu hoàn toàn sẽ như lúc tàu đứng yên. Va
chạm đàn hồi của các quả bi-a khi tàu đứng yên và khi tàu chuyển động thẳng đều
18
hoàn toàn như nhau; ném một vật thẳng đứng lên cao thì vật rơi xuống đúng vị trí
ném lên mà không bị lệch đi do tàu chuyển động ...
Định luật không phân biệt được giữa đứng yên và chuyển động thẳng đều
mang tên nguyên lý tương đối Galilê. Nguyên lý này là một sự kiện hồn tồn mới
lạ nhưng nó xuất hiện trong khoa học vật lí một cách đơn giản như một phần tất yếu
của thế giới quan khoa học.
Nguyên lý tương đối của chuyển động trước hết dẫn đến kết quả là tọa độ
chất điểm, quỹ đạo và vận tốc là tương đối, chúng phụ thuộc vào hệ quy chiếu.
Đồng thời, từ nguyên lý tương đối cổ điển cũng suy ra một số đại lượng là tuyệt đối
(tức là bất biến với các hệ quy chiếu khác nhau): khoảng cách giữa các vật, khoảng
thời gian giữa các sự kiện. Gia tốc cũng là đại lượng tuyệt đối đối với hệ quy chiếu
qn tính, bởi vì nếu vật chuyển động có gia tốc trong hệ quy chiếu nào đó thì gia
tốc của nó giữ ngun trong các hệ quy chiếu chuyển động thẳng đều với hệ ban
đầu: vì bản thân hệ chuyển động không gia tốc, nên sự thay đổi vận tốc của vật diễn
ra trong hệ quy chiếu ban đầu sẽ giữ nguyên như vậy đối với hệ quy chiếu thứ hai.
Quả bóng tennis va chạm với chiếc vợt sẽ có một gia tốc nào đó đối với tàu thủy và
gia tốc đó cũng là gia tốc đối với bờ sơng vì tàu đang chuyển động thẳng đều không
gây ra một ảnh hưởng nào đến sự thay đổi vận tốc của quả bóng. Đồng thời vận tốc
của quả bóng là một đại lượng tương đối, có giá trị khác nhau ở từng thời điểm
trong các hệ quy chiếu này.
Chúng ta nhận thấy là nguyên lý tương đối mang nội dung biện chứng sâu
sắc. Bên cạnh sự khẳng định tính tương đối của một loạt các đại lượng và khái niệm
thì nó lại bao gồm và khẳng định các đại lượng tuyệt đối (bất biến) khác. Hơn nữa,
trong nguyên lý tương đối còn bao hàm một điều lớn hơn là sự khẳng định tính
tuyệt đối của các định luật động lực học: trong tất cả các hệ quy chiếu quán tính,
mọi hiện tượng cơ học diễn ra theo cùng một quy luật, không phụ thuộc vào vận tốc
tương đối của chúng. Cũng chính điều này khẳng định tính bình đẳng của các hệ
quy chiếu qn tính. Trong khi đó hiện tượng sẽ được nhìn thấy khác nhau trong
các hệ quy chiếu khác nhau, bởi vì trong các hệ quy chiếu đó các điều kiện ban đầu
