Vận dụng phương pháp thực nghiệm vào dạy học chương động lực học chất điểm vật lý 10 chương trình chuẩn

-1-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN DUY HIỆP

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lý
Mã số: 60.14.10

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Bảo Hoàng Thanh

Vinh - 2010


-2MỤC LỤC
Trang
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI....................................................................6

CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
PPTN

Phương pháp thực nghiệm

GV

Giáo viên


-3HS

Học sinh

BTTN

Bài tập thí nghiệm

PMDH

Phần mềmdạy học

NXB

Nhà xuất bản

THPT

Trung học phổ thông

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Luật Giáo dục, điều 28.2, đã ghi “Phương pháp giáo dục phổ thông phải
phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS trong học tập; phù


-4hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm của đối tượng học sinh, điều kiện của

từng lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm,
rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm,
đem lại niềm vui, hướng thú học tập cho học sinh”.
PPTN là một phương pháp đặc thù và cơ bản của Vật lý học, hơn nữa
Vật lý phổ thông chủ yếu là Vật lý thực nghiệm, nên phương pháp tiếp cận
các tri thức Vật lý từ thực nghiệm là cách tốt nhất để hiểu sâu sắc bản chất
của hiện tượng, cũng như rèn luyện phương pháp tư duy khoa học. Vì vậy dạy
học Vật lý phổ thông cần thiết và có thể bồi dưỡng PPTN cho HS.
PPTN là một trong những phương pháp để sáng tạo nên kiến thức mới.
Vận dụng PPTN ở các mức độ khác nhau sẽ giúp HS phát triển tư duy sáng
tạo. Dạy học như thế góp phần áp dụng những phương pháp hiện đại để bồi
dưỡng cho HS những năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề.
Chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 chương trình chuẩn có
nhiều bài có thể vận dụng dạy học bằng PPTN thì sẽ mang lại hiệu quả cao.
Trong xu hướng chung đòi hỏi nền giáo dục nước nhà phải đổi mới,
giáo dục phổ thông đã có những đổi mới cụ thể là: Cùng với việc đổi mới
chương trình sách giáo khoa thì các trường phổ thông được trang bị một
lượng thiết bị tương đối nhiều với mục tiêu để nâng cao chất lượng giáo dục.
Tuy nhiên việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm ở các trường phổ thông trong
những năm qua hiệu quả chưa thực sự cao do nhiều nguyên nhân khác nhau.
Trong đó nguyên nhân chủ yếu là còn nhiều giáo viên chưa nắm vững cơ sở
lý luận của PPTN. Chính vì vậy còn ít sử dụng thiết bị thí nghiệm hoặc có sử
dụng thiết bị thí nghiệm vào dạy học thì hiệu quả mang lại cũng chưa cao.
Từ những lí do trên, tôi đã chọn đề tài: Vận dụng PPTN vào dạy học
chương “ Động lực học chất điểm” Vật lý 10 chương trình chuẩn làm đề
tài nghiên cứu.
2. Mục tiêu nghiên cứu


-5Nghiên cứu đề xuất hệ thống biện pháp, cách thức, thao tác chủ yếu

theo PPTN để dạy chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 chương trình
chuẩn đạt chất lượng và hiệu quả cao nhất.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Quá trình dạy học vật lý ở trường THPT
- PPTN trong nghiên cứu và trong dạy học Vật lý: Vai trò, tích chất, cấu trúc.
3.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Nội dung và phương pháp dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý
10 chương trình chuẩn.
- PPTN Vật lý trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10
chương trình chuẩn.
4. Giả thuyết khoa học
Thông qua việc vận dụng PPTN một cách hợp lý thì sẽ nâng cao chất
lượng dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 chương trình
chuẩn.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu lý luận về dạy học ở trường phổ thông, đặc biệt là PPTN trong
dạy học Vật lý.
- Nghiên cứu nội dung chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 chương
trình chuẩn.
- Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10
chương trình chuẩn.
- Thiết kế hệ thống các bài học bằng PPTN chương “Động lực học chất điểm”
Vật lý 10 chương trình chuẩn.
- Thực nghiệm sư phạm có đối chứng để thẩm định giả thuyết khoa học của
đề tài.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Nghiên cứu lí luận

-6- Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học liên quan đến đề tài.
6.2. Nghiên cứu thực tiễn
- Điều tra cơ bản, tiến hành một số thí nghiệm chương “Động lực học chất
điểm”
- Thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông.
6.3. Phương pháp thống kê toán học
Xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm bằng phương pháp thống kê toán
học.
7. Đóng góp của luận văn
- Làm rõ cơ sở lý luận của PPTN trong dạy học Vật lý.
- Thiết kế một số bài vận dụng PPTN vào dạy học Vật lý chương “Động lực
học chất điểm” Vật lý 10 chương trình chuẩn.
- Có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và sinh viên sư phạm vật
lý quan tâm đến vấn đề này
8. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu
Nội dung chính
Chương 1. Cơ sở lý luận của đề tài
Chương 2. Vận dụng PPTN vào dạy học chương “Động lực học chất điểm”
Vật lý 10 chương trình chuẩn.
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục.
Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Phương pháp nhận thức khoa học
1.1.1. Khái niệm về phương pháp.

-7Phương pháp theo từ gốc của tiếng Hy Lạp là “methodos” có thể hiểu
theo nghĩa chung là tập hợp những thủ pháp, những cách thức, những con
đường bao gồm các thao tác thực hành hay lý thuyết để đạt được mục đích
nào đó.
Tuỳ thuộc vào mục đích của hành động mà phương pháp có những
nghĩa hẹp khác nhau.
Nếu mục đích của hành động là tìm ra chân lí khách quan thì tập hợp
các cách thức, các con đường, phương tiện và các bước mà trí tuệ phải đi theo
để đạt được mục đích gì đó gọi là phương pháp nhận thức khoa học.
Một định nghĩa về phương pháp do Hêghen đưa ra chứa đựng một nội
hàm sâu sắc về bản chất, được Lênin nêu trong “Bút kí triết học” của mình:
“Phương pháp là ý thức về hình thức của sự tự vận động bên trong của nội
dung” [ 12] . Định nghĩa này cho ta rút ra những đặc trưng của phương pháp
như sau:
• Phương pháp chịu sự chi phối của mục đích và nội dung
Nghĩa là mục đích (M) và nội dung (N)
quy định phương pháp (P) . Mục đích nào,

M

N

nội dung nào thì phương pháp ấy. Không có
phương pháp vạn năng cho mọi hoạt động.
Có thể biểu diễn sự phụ thuộc này vào sơ đồ 1

Sơ đồ 1

• Phương pháp bao gồm hai mặt
- Mặt khách quan gắn liền với đối tượng của phương pháp, là quy luật

khách quan chi phối đối tượng mà chủ thể phải ý thức được.
- Mặt chủ quan của phương pháp thể hiện ở chỗ, phương pháp chỉ tồn tại
trong đầu óc của con người, là ý thức của chủ thể, gằn liền với chủ sử dụng
phương pháp.
• Phương pháp là hoạt động có tổ chức hợp lý

P


-8- Theo lý thuyết hoạt động [ 13,18] , phương pháp là một hoạt động có tổ
chức hợp lý. Hoạt động bao gồm nhiều hành động, mỗi hành động bao gồm
nhiều thao tác. Toàn bộ hoạt động có mục đích lớn chung, mỗi hành động lại
có mục đích riêng, là bộ phận của mục đích chung. Thao tác không có mục
đích tự thân. Như vậy, phương pháp là một hệ có cấu trúc đa cấp, phức tạp.
1.1.2. Phương pháp nhận thức khoa học
Phương pháp nhận thức khoa học là một phạm trù nằm trong phạm trù
phương pháp, dùng để chỉ tập hợp những thủ pháp, những thao tác trí tuệ và
thực hành mà con người phải đi theo để đạt đế chân lí khoa học.
Paplop định nghĩa phương pháp nhận thức khoa học như sau: “Phương
pháp nhận thức khoa học là quy luật vận động nội tại của tư duy con người,
xem như sự phản ánh chủ quan của thế giới khách quan. Nói khác đi, các
phương pháp nhận thức khoa học có thể được xem như những quy luật khách
quan đã được đem cấy vào trong nhận thức của con người khi con người sử
dụng một cách có ý thức và có kế hoạch làm vũ khí để cải tạo thế giới” [ 15] .
Điều này chứng tỏ phạm trù phương pháp nhận thức khoa học vừa
mang tính khách quan vừa mang tính chủ quan. Chúng ta có thể rút ra những
nhận xét sau:
- Phương pháp không thể tách rời với nội dung, mà phải phù hợp vứi
nội dung. Để tiếp nhận mỗi phần nội dung phải có những phương pháp đặc
thù.

- Phương pháp nhận thức khoa học là sự thống nhất biện chứng giữa
tính khách quan và tính chủ quan. Khác với các sự kiện khoa học đơn thuần
mang tính khách quan, kiến thức và phương pháp nhận thức khoa học ít nhiều
mang tính chủ quan và luôn trừu tượng. Không thể bồi dưỡng phương pháp
nhận thức khoa học cho HS chỉ bằng giảng giải lý thuyết về phương pháp
luận, nhưng cũng khổng thể chỉ bằng hành động nhận thức mà không có sự
khái quát thành phương pháp cho HS.


-9- Sự liên hệ biện chứng giữa nội dung và phương pháp dẫn đến không
thể dạy phương pháp nhận thức khoa học tách rời nội dung khoa học mà phải
lồng vào nhau.
- Quá trình nhận thức khoa học là hoạt động có mục đích. Vì vậy dạy
học phương pháp nhận thức khoa học cần làm nổi tính mục đích của bài học.
Việc tạo ra nhu cầu nhận thức là điều kiện cần để thực hiện dạy học phương
pháp nhận thức khoa học.
1.1.3. Phân loại hệ thống phương pháp nhận thức khoa học
Căn cứ vào mức độ phổ biến và phạm vi ứng dụng của phương pháp
mà chia thành ba nhóm phương pháp nhận thức khoa học như sau:
Phương pháp triết học: Là phương pháp chung nhất, phổ biến nhất áp
dụng cho mọi lĩnh vực nhận thức. Chúng bao gồm các phương pháp của lôgic
biện chứng, các phương pháp của lý luận nhận thức: Phân tích, tổng hợp, so
sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá, cụ thể hoá…; các cặp phạm trù và ba
phép biện chứng duy vật; suy luận lôgic.
Phương pháp riêng rộng: Là nhóm các phương pháp có thể áp dụng
cho một số ngành khoa học, trong một số của quá trình nhận thức.
Phương pháp riêng hẹp: Là những phươg pháp chỉ áp dụng cho một
bộ phận của một ngành khoa học hoặc một số ngành khoa học.
1.2. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu Vật lý.
1.2.1. Phương pháp thực nghiệm

Có hai cách hiểu khác nhau về phương pháp thực nghiệm Vật lý.
Cách thứ nhất: Cho rằng PPTN chỉ là một khâu tiến hành thí nghiệm
kiểm tra đã có hoặc để đo đạc đạt độ chính xác cao một đại lương vật lý nào
đó. Như vậy PPTN chỉ là khâu thí nghiệm vật lý. Cách hiểu này làm giảm vai
trò của PPTN trong quá trình nhận thức. Đây là cách hiểu PPTN theo nghĩa
hẹp.


- 10 Cách thứ hai: Cho rằng PPTN theo nghĩa rộng bao gồm tất cả các khâu
của quá trình nhận thức từ việc đặt vấn đề trên cơ sở các sự kiện thực nghiệm
hoặc quan sát được đến khâu đề ra giả thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra
giả thuyết, xử lý kết quả và rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu.
Cách hiểu thứ hai về PPTN đúng với vai trò, vị trí của nó trong quá
trình phát triển của Vật lý học. Bồi dưỡng PPTN cho HS cần hiểu với nội hàm
này.
Phương pháp thực nghiệm bao gồm các yếu tố sau:
- Đặt vấn đề trên cơ sở quan sát sự kiện thực nghiệm.
- Đề xuất giả thuyết.
- Suy ra hệ quả lôgic từ giả thuyết.
- Xác lập phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả của giả
thuyết.
- Tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả.
- Rút ra kết luận xác nhận hay bác bỏ giả thuyết.
1.2.2. Vai trò của phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý
Galilê được xem là ông tổ của PPTN, là người đầu tiên bác bỏ giả
thuyết sai lầm bằng thí nghiệm Vật lý. với thí nghiệm nổi tiếng trên tháp Piza
(Italia), người đầu tiên hướng ống kính thiên văn do chính mình chế tạo để
quan sát chuyển động của hành tinh chứng minh giả thuyết về hệ nhật tâm của
Côpecnic, chính ông đã vận dụng PPTN một cách hệ thống và nêu thành
phương pháp của Vật lý.

Đánh giá vai trò của thực nghiệm, Anhxtanh viết: “Tất cả sự nhận thức
về thế giới thực tại xuất phát từ thực nghiệm và hoàn thành bằng thực
nghiệm” [ 1] .
Vai trò của thực nghiệm cũng được phản ánh trong chu trình sáng tạo
Mô hình
của Razumopxki
(Sơ đồ 2) [ 6,15] .

Hệ quả

Thực nghiệm

Sự kiện
Sơ đồ 2


- 11 -

Ông phân tích sơ đồ này như sau: “Mỗi chu trình bắt đầu bằng việc lựa
chọn các nhóm sự kiện từ quan sát. Người nghiên cứu đề ra giả thuyết về bản
chất chung của chúng. Giả thuyết này cho phép tiên đoán những sự kiện chưa
biết. Tính chất đúng đắn của giả thuyết được kiểm tra bằng thực nghiệm. Nếu
hệ quả giả thuyết của mô hình xuất phát được thực nghiệm chứng minh thì
mô hình nêu ra được công nhận là phản ánh đúng tính chất của hiện tượng
nghiên cứu. Nếu kết quả của thực nghiệm phủ định giả thuyết thì mô hình đưa
ra cần thay đổi.
Như vậy, theo Razumopxki, thực nghiệm luôn luôn là điểm xuất phát
và là thước đo đúng đắn của mọi lý thuyết khoa học. PPTN được dùng trong
nhận thức mô tả thế giới, nhằm trả lời câu hỏi: “Hiện tượng xẩy ra như thế
nào, tuân theo quy luật nào, trong điều kiện hoàn cảnh nào?”. Việc giải thích

cơ chế của hiện tượng, trả lời câu hỏi vì sao mà mảnh đất của các phương
pháp lý thuyết, là nhiệm vụ của nhà Vật lý lý thuyết. Tuy nhiên các kết luận
Vật lý lý thuyết nêu ra để giải thích thế giới chỉ được coi là chân lý chừng nào
được thực nghiệm chứng minh.
Như vậy xét toàn thể, để xây dựng tri thức khoa học Vật lý luôn cần
đến thực nghiệm và PPTN đã được công nhận là phương pháp cơ bản của Vật
lý học.
1.2.3. Cấu trúc và tính chất của phương pháp thực nghiệm
1.2.3.1. Cấu trúc của phương pháp thực nghiệm


- 12 Ta xuất phát từ sư đồ của Vunseman và Razumopxki (sơ đồ 3) [ 15] . Một
quá trình nhận thức khoa học đầy đủ diễn ra theo các giai đoạn trên sơ đồ.
Thực tiễn là điểm xuất phát và cũng là mục đích cuối cùng của nhận thức
khoa học để hành động trong thực tế đúng quy luật. Từ thực tiễn xuất hiện
những hiện tượng, sự vật mà lí trí con người chưa giải thích được với tri thức
và kinh nghiệm đã có. Con người tìm cách tìm cách trả lời câu hỏi đó. Khi đó
xuất hiện vấn đề nhận thức (cũng có thể vấn đề xuất hiện từ cơ sở lý thuyết đã
có, việc nghiên cứu những hệ quả của lý thuyết đã có làm xuất hiện những
vấn đề mới).
Thực tiễn

Vấn đề

Giả thuyết

Lý thuyết

Định luật

Hệ quả

Sơ đồ 3
Để trả lời cho câu hỏi khoa học đặt ra, người nghiên cứu bằng các thao
tác tư duy và cả trực giác khoa học để đề ra giả thuyết. Giả thuyết được thể
hiện bằng một hoặc một số phán đoán lôgic mà tính chân thực của nó mới ở
dạng có thể (tiềm tàng).
Từ giả thuyết, nhà khoa học bằng suy luận lôgic và suy luận toán học
suy ra hệ quả lôgic và kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả. Việc kiểm tra này
được tiến hành bằng các thí nghiệm. Một khi giả thuyết đã được chứng minh,
giả thuyết đó trở thành chân lý khoa học (hay tri thức khoa học). Tri thức này
được vận dụng vào trong thực tiễn; quá trình vận dụng lại làm xuất hiện
những vấn đề tiếp theo; chu trình nghiên cứu mới lại được bắt đầu bằng
những mức độ cao hơn, hoàn thiện hơn.
Khi khoa học chưa phát triển, nhà nghiên cứu cùng các đồng nghiệp thực
hiện tất cả các giai đoạn của quá trình nghiên cứu, thậm chí chính họ còn chế


- 13 tạo các dụng cụ để quan sát. Khi khoa học phát triển, việc nghiên cứu được
chuyên môn hoá, mỗi nhà nghiên cứu làm việc trong một lĩnh vực liên quan
đến một giai đoạn trong chu trình đã nêu, vì thế có nhà vật lý thực nghiệm, có
nhà vật lý lý thuyết. Các nhà vật lý biết rõ vị trí của mình trong chu trình nhận
thức. Còn khi học sinh tiếp nhận tri thức khoa học, họ không biết mình đang ở
giai đoạn nào, những thông tin và công việc họ đang làm có tính chất gì nếu
họ không biết về bản thân cấu trúc hoạt động. Điều này làm hạn chế rất nhiều
năng lực tự nhận thức và sáng tạo của học sinh.
Vận dụng chu trình nhận thức của Razumopxki vào quá trình nhận thức
Vật lý bằng PPTN, tham khảo ý kiến của Vuseman, trong luận án tiến sỹ của
mình PGS.TS Phạm Thị Phú cho rằng: Hoạt động nhận thức vật lý theo PPTN
hiểu theo nghĩa đầy đủ có thể biểu diễn theo sơ đồ sau (Sơ đồ 4).

6

1’

Vấn đề

2

Giả
thuyết

3

Hệ quả
Lôgic

4

Thí nghiệm
kiểm tra

5

Tri thức

7

Thực tiễn
1

8

- Các “cung” 1,2,3,4,5,6,7,8 là các hoạt động dựa thành các hoạt động
nhận thức.

Sơ đồ 4
- Các “đỉnh” của sơ đồ là mục đích của hành động. Toàn bộ hoạt động

hướng vào một mục đích chung là các tri thức vật lý bao gồm: Định luật;
thuyết vật lý và vận chúng vào thực tiễn.
• Đề xuất vấn đề nghiên cứu


- 14 Mục đích của hành động này là nêu được vấn đề; phát biểu vấn đề thành
câu hỏi nhận thức.
- Các thao tác: Quan sát thực tiễn, ghi chép số liệu quan sát, so sánh,
phân tích tổng hợp trên cơ sở những tri thức đã có kết hợp với trực giác nhận
ra điều chưa giải quyết hoặc giải quyết chưa triệt để.
- Việc đề xuất vấn đề nghiên cứu là việc làm khó khăn mà không phải
ai cũng làm được. Phải là người am hiểu rất rõ về lịch sử của vấn đề, say mê
tìm tòi nghiên cứu, có óc phán đoán và nghi ngờ. Luôn nhìn thấy sự vật, hiện
tượng từ nhiều phía, đặc biệt là luôn đặt câu hỏi ngược lại. Khoa học là sản
phẩm tinh thần của những con người dũng cảm, ham hiểu biết, tò mò, dám
nghi nghờ (kể cả những vấn đề được xem là hiển nhiên nhất). Lôgic của hành
động đề xuất giả thuyết rất phức tạp; ở đây có sự kết hợp giữa quan sát, tư
duy lôgic và trực giác.
• Hình thành giả thuyết khoa học
Theo Anhxtanh [ 8,15] , nhận thức khoa học diễn ra theo sơ đồ sau (sơ đồ 5).
Hệ các tiên đề

ϕ

A

Các hệ
quả
suy ra
từ các
tiên đề

A

A

Sơ đồ 5
Ông viết rõ:
- Chúng ta có các dữ liệu ξ . những dữ liệu trực tiếp của kinh nghiệm cảm
tính.


- 15 - A là những tiên đề, từ đó chúng ta suy ra những kết luận, về mặt tâm lý: A
dựa trên cơ sở ξ , nhưng không tồn tại con đường lôgic nào từ ξ đến A. Chỉ
tồn tại mối quan hệ trực giác (tâm lý) và mối liên hệ này luôn được lặp lại.
- Từ các tiền đề A, suy ra một cách lôgic đến khẳng định riêng ϕ .
- Những khẳng định ϕ được đối chiếu với ξ (Kiểm tra bằng thực nghiệm).
Như vậy, trên cơ sở các dữ kiện, dữ kiện đã có (thu được trong thực
tiễn, thí nghiệm), nhà khoa học nêu lên các giả thuyết mà Anhxtanh gọi là
“tiên đề” song không có con đường lôgic nào được chỉ ra mà ở đây vai trò của
trực giác đóng vai trò quan trọng.
Trực giác khoa học được rèn luyện qua một quá trình tích luỹ về lượng

dần dần, đến độ nào đó sẽ đột biến về chất, sự nhảy vọt. Trực giác luôn tồn tại
trong mỗi con người, đó là khả năng, nếu biết khai thác khả năng này sẽ bộc
lộ.
Điều này có ý nghĩa lớn đối với việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức
cho học sinh. Việc định hướng hành động nhận thức của học sinh trong học
tập theo con đường nhận thức khoa học, với việc áp dụng lý thuyết “vùng
phát trển gần” của Vưgôtxky có thể bồi dưỡng cho học sinh trực giác khoa
học.
Việc hình thành giả thuyết dựa trên các dữ liệu đã có, đó là sự tích luỹ
về lượng. Ở đây vai trò của ghi nhớ là rất quan trọng. Trực giác có quan hệ
chặt chẽ với trực quan và tưởng tượng. Học sinh tri giác nhận biết tài liệu trực
quan, tách ra và dữ lại trong óc những yếu tố riêng lẻ cần lĩnh hội. Những
hành động này tiến triển sinh động, phụ thuộc vào nội dung bài toán nhận
thức (vấn đề dặt ra) và trình độ nhận thức của chủ thể. Như vậy từ đối tượng
trực quan, hình thành hình tượng theo biểu tượng đã được xây dựng. Sự biến
đổi những hình tượng đã được hình thành trên cơ sở trực quan là sự biến đổi
tích cực trong óc những tri giác đã có dẫn đến xây dựng hình tượng mới khác
với tài liêu trực quan xuất phát. Hoạt động trí óc ở đây là hoạt động tưởng


- 16 tượng, nó bao gồm cả một loạt hành động nhằm ghi nhớ những hình tượng
ban đầu đã được hình thành, thực hiện những biến đổi khác nhau, những hình
tương đó có căn cứ vào yêu cầu câu hỏi nhận thức, các biểu tượng được tích
luỹ. Như vậy đứng trước những vấn đề nhận thức, người nghiên cứu biến đổi
các dữ liệu trong óc, tìm thấy sự liên hệ giữa các biểu tượng đã có với các dữ
kiện của vấn đề cần giải quyết, từ đó nảy sinh “ý tưởng” về phương pháp giải
quyết vấn đề một cách trực giác. Kết quả là nêu ra được giả thuyết.
Giả thuyết nêu ra phải thoả mãn hai chức năng: Giải thích và tiên đoán.
Giả thuyết phải sơ bộ giải thích được các sự kiện thực nghiệm đã biết. Quan
trọng hơn, giả thuyết phải có chức năng tiên đoán một hiện tượng mới chưa

từng được biết đến. Giả thuyết không đơn thuần chỉ dựa vào suy luận lôcgic
(như phán đoán thông thường) mà là sự kết hợp giữa suy luận lôgic và trực
giác.
• Suy ra hệ quả lôgic
Giả thuyết được nêu ra dưới dạng một phán đoán: Đó là một nhận định
có thể mang tính bản chất, có tính khái quát khái quát. Tính đúng đắn của giả
thuyết cần được kiểm tra. Việc kiểm tra trực tiếp một nhận định khái quát là
không thể mà thay vào đó là kiểm tra hệ quả của nó. Hệ quả lôgic đươc nêu ra
từ giả thuyết trong PPTN thoả mãn hai điều kiện sau:
- Tuân theo quy tắc lôgic hoặc toán học.
- Có thể kiểm tra bằng thí nghiệm Vật lý.
Các phép suy luận lôgic và toán học phải dẫn đến kết luận có dạng:
Biểu thức toán học biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lý mà
những đại lượng này phải hoặc đo trực tiếp hoặc kết luận phải là một khẳng
định tồn tại hay không tồn tại một hiện tượng nào đó có thể quan sát trưc tiếp
hoặc quan sát gián tiếp qua sự biến đổi của một đại lượng vật lý nào đó.


- 17 Giả thuyết quy định nội dung của hệ quả lôgic thông qua tác động của
các quy tắc suy luận lôgic và suy luận toán học, đồng thời hệ quả lôgic là cầu
nối giữa giả thuyết khoa học và thí nghiệmVật lý.
• Tiến hành thí nghiệm kiểm tra.
Đây là hoạt động đặc thù của PPTN. Người nghiên cứu tự tạo hiên
tượng, quá trình trong điều kiện nhất định của phòng thí nghiệm nhằm kiểm
tra tính xác thực của hệ quả lôgic suy ra từ giả thuyết.
Các thao tác tư duy và thực hành của hành động tiến hành thí nghiệm
kiểm tra tính xác thực của hệ quả lôgic:
*Lập phương án thí nghiệm.
Nhà nghiên cứu cần trả lời các câu hỏi sau:
- Cần làm gì để xuất hiện hiện tượng? Phải có các thiết bị nào? Lắp ráp

ra sao? Cần đo đại lượng nào? Đo bằng dụng cụ gì? Đo như thế nào?
- Cần phải thay đổi đại lượng nào? Ảnh hưởng của sự thay đổi đó đối
với các đặc trưng khác của hiện tượng?
Nói chung phương án thí nghiệm được xây dựng dưới dạng bản vẽ, sơ
đồ.
* Tiến hành thí nghiệm
Căn cứ phương án đã vạch ra, nhà nghiên cứu lắp ráp dụng cụ thí
nghiệm theo sơ đồ và tiến hành thí nghiệm. Một loạt thao tác được thực hiện:
- Lắp ráp dụng cụ theo sơ đò.
- Tiến hành thí nghiệm làm xuất hiện hiên tượng, quan sát, đo đạc và
ghi chép số liệu.
* Xử lý số liệu (kết quả thí nghiệm)
Cách xử lý kết quả thí nghiệm đã được vạch sẵn từ khi xây dựng
phương án thí nghiệm. Thông thường có thể xử lý theo kiểu lập bảng, lập tỷ
số, tính giá trị trung bình, vẽ đồ thị ...Các kỹ năng: Tính toán, lấy sai số, đánh
giá độ chính xác của pháp đo được rèn luyện ở thao tác này.


- 18 Căn cứ kết quả thí nghiệm người nghiên cứu đánh giá tính chân thực
của hệ quả.
• Rút ra kết luận
Nếu kết quả thí nghiệm khẳng định hệ quả tức là khẳng định điều tiên
đoán của giả thuyết thì tính chân thực của giả thuyết cũng được khẳng định.
Nếu kết quả thí nghiệm phủ định giả thuyết, nghĩa là giả thuyết chỉ giải
thích được sự kiện đã có nhưng lại không phù hợp với sự kiện mới, người
nghiên cứu phải xem lại hoặc là thí nghiệm hoặc là suy ra hệ quả lôgíc có sai
phạm gì không hoặc là xem lại chính bản thân giả thuyết để điều chỉnh thậm
chí thay đổi. Chừng nào có sự phù hợp của kết quả thí nghiệm với hệ quả của
giả thuyết, chừng đó giả thuyết nêu ra mới thành chân lý khoa học.
Trong lịch sử phát triển khoa học, chân lý mang tính tương đối (các định

luật, lý thuyết luôn ở trạng thái động), chừng nào chưa có thực nghiệm mâu
thuẫn với lý thuyết thì chừng đó lý thuyết còn là chân lý. Tính tương đối còn
thể hiện ở phạm vi ứng dụng của định luật hoặc lý thuyết.
• Áp dụng định luật, lý thuyết vào thực tiễn
Áp định luật để nghiên cứu vật lý: Từ định luật mới xây dựng, các nhà
nghiên cứu suy ra hệ quả; đó là những hiện tượng mới, quy luật mới, thực
nghiệm mới. Theo Fayman: “ Lịch sử các phát minh chứng tỏ rằng: Khi một
định luật nào đó đúng thì dựa vào đó ta có thể phát minh ra định luật mới. Khi
đã chắc chắn về tính đúng đắn của một định luật nào đó mà trong các quan
trắc không thấy phù hợp thì đó là một điềm báo hiệu có hiện tượng mới, chưa
rõ”.
Như vậy, khi một định luật nào đó đúng, dựa vào đó có thể phát minh ra
định luật mới. Có khi tính đúng đắn của một định luậ hoặc thuyết nào đó đã
được khẳng định, mà trong quan sát hoặc thực nghiệm thấy có điều không
phù hợp thì đó là dấu hiệu có hiện tượng mới. Một dây chuyền phát minh
được tạo ra.


- 19 Áp dụng định luật (lý thuyết) vào thực tiễn kỹ thuật và đời sống: Có thể
nói Vật lý là cơ sở của các ngành kỹ thuật và các quá trình sản xuất. Việc
nghiên cứu khoa học nhằm mục đích cuối cùng là ứng dụng vào thực tiễn,
song việc đưa thành tựu khoa học vào ứng dụng là một quá trình. Theo thời
gian, khoảng cách từ nghiên cứu đến áp dụng đang được rút ngắn lại.
Trong dạy học Vật lý, việc áp dụng các định luật hoặc lý thuyết là việc làm
không thể thiếu, việc làm này được thể hiện ở các hình thức:
+ Bài học nghiên cứu tài liệu mới: Mà một nội dung kiến thức là hệ quả
của các định luật đã học. Là việc vận dụng định luật vào tình huống mới.
+ Bài học bài tập
+ Bài học thực hành
1.2.3.2. Tính chất của phương pháp thực nghiệm

• Tính hệ thống, tính khoa học, có chức năng nhận thức luận
PPTN là sự thể hiện khá cụ thể công thức nhận thức của Lênin “ Từ trực
quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn là
con đường nhận thức chân lý, nhận thức hiện thực khách quan”. Tính khoa
học và tính hệ thống thể hiện trong cấu trúc lôgic của phương pháp. Thí
nghiệm không phải tiến hành một cách tuỳ tiện ngẫu hứng mà xuất phát từ
mục đích rõ ràng.
• PPTN là sự thống nhất biện chứng giữa thực nghiệm và lý thuyết.
Ta biết rằng: PPTN không chỉ đóng khung ở chỗ các phương tiện thí
nghiệm, các thao tác thực hành tay chân, mà là sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa
các thao tác tư duy lý thuyết và thực hành. Thí nghiệm bao giờ cũng có mục
đích rõ ràng, mà mục đích này được soi rọi bằng một lý thuyết đã có. Lý
thuyết đó là sự khái quát hàng loạt sự kiện thực nghiệm và bằng các thao tác
tư duy lý thuyết. Và đến lượt mình thực nghiệm kiểm tra lý thuyết.


- 20 1.3. PPTN trong nhận thức vật lý của học sinh và tác dụng của việc
bồi dưỡng PPTN vật lý cho học sinh đối với việc nâng cao hiệu quả dạy
học.
Nhận thức vật lý của nhà bác học và của học sinh về bản chất là không
khác nhau, đó đều là nhằm mục đích xây dựng tri thức mới cho chính mình
(tuy nhiên đối với nhà bác học, tri thức mới cho nhân loại, còn đối với học
sinh, tri thức mới đối với bản thân mình). Chính vì vậy, công cụ nhận thức về
bản chất là không khác biệt. Song về tính chất và mức độ thì khác nhau đáng
kể. Muốn dạy thành công PPTN cho học sinh cần phải làm sáng tỏ sự khác
biệt này để có những gia công sư phạm cần thiết.
- Sự khác biệt về thời gian: Nhà Vật lý có thời gian lâu dài để xây dựng
một định luật Vật lý, có thể chỉ làm một công đoạn trong cả một quá trình
hình thành nên một định luật Vật lý nào đó. Còn đối với HS xây dựng một
định luật Vật lý chỉ trong một vài tiết học.

- Sự khác biệt về phương tiện: Nhà bác học có phòng thí nghiệm với máy
móc thiết bị tinh vi, hiện đại, còn HS trong điều kiện nhà trường chỉ có những
thiết bị đơn giản.
Nhà khoa học xây dựng tri thức mới mà loài người chưa biết. Nhà khoa
học phải thực hiện một bước nhảy vọt (đột biến) để tìm ra cái mới cả nhân
loại chưa biết, đó thực chất là hoạt động sáng tạo. Còn HS là xây dựng lại cái
mà loài người đã biết, với sự hướg dẫn của GV, của tài liệu, và phương tiện
thông tin khác. Với mục đích bồi dưỡng PPTN cần đặt HS vào vị trí của nhà
khoa học để họ tự xây dựng tri thức cho mình. Khi đó họ sẽ lĩnh hội được tri
thức cơ bản, lại vừa rèn luyện được phương pháp khoa học.
Xét đến hiệu quả là xét đến chất lượng của sản phẩm và sự chấp nhận
của xã hội về sản phẩm đó. Hiệu quả dạy học thường được đánh giá cao nếu
chất lượng sản phẩm tốt, đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại. Học sinh trở
thành con người có vốn tri thức cơ bản làm nền, tư duy nhạy cảm sắc bén, có


- 21 năng lực giải quyết vấn đề, thích nghi nhanh chóng với công việc mà xã hội
phân công, có tác phong làm việc khoa học, ngăn nắp, trung thực, tiếp cận
nhanh với những vấn đề mới nảy sinh trong xã hội hiện đại. Đó là hiệu quả
của dạy học đạt chất lượng cao.
Khi thực hiện bồi dưỡng PPTN Vật lý cho HS, họ sẽ được làm quen với
một con đường xây dựng tri thức Vật lý. Không chỉ được học nội dung các
định luật, khái niệm, lý thuyết Vật lý mà còn được biết tri thức ấy tìm ra như
thế nào; hơn nữa các em có thể tự mình tìm ra tri thức ấy; được trải qua tất cả
các giai đoạn của một chu trình nhận thức khoa học Vật lý. Về mặt giáo
dưỡng, HS nhớ rất lâu và khi quên có thể tự mình xây dựng lại được.
1.4. Các giai đoạn và một số mức độ của từng giai đoạn trong phương
pháp thực nghiệm
1.4.1. Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm
Để giúp HS có thể bằng hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm

lĩnh được các kiến thức Vật lý thì tốt nhất là GV phỏng theo PPTN của các
nhà khoa học mà tổ chức cho HS hoạt động theo các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Đặt vấn đề nhận thức
Mục tiêu: HS xác định được các câu hỏi cần trả lời trong bài học mới. Phát
biểu thành lời.
Biện pháp: GV nêu thí dụ, nêu bài tập, làm thí nghiệm, kể chuyện...một cách
tự nhiên và hấp dẫn để dưa HS đến một tình huống: HS cần dự đoán diễn biến
của một hiện tượng xẩy ra trong những điều kiện nhất định nào đó, xác lập
một quan hệ nào đó hoặc tìm nguyên nhân của một hiện tượng nào đó. Các
yêu cầu này HS không thể giải quyết được bằng tư duy tái hiện.
Giai đoạn 2: Xây dựng giả thuyết (dự đoán khoa học)
GV hướng dẫn để HS nêu câu trả lời cho câu hỏi đặt ra mang tính khái quát,
giả định, sơ bộ chưa chắc chắn.


- 22 Biện pháp: GV hướng dẫn HS suy nghĩ dựa trên các cơ sở: Kinh nghiệm
sống, suy luận tương tự, suy luận diễn dịch.
Giai đoạn 3: Suy ra hệ quả lôgic
Mục tiêu: HS nêu ra được một hệ quả lôgic có thể kiểm tra bằng thí nghiệm.
Biện pháp: Suy luận lôgic và suy luận toán học
Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm kiểm
tra hệ quả lôgic
Mục tiêu:
- Đề xuất được phương án thí nghiệm: dụng cụ, cách bố trí thí nghiệm, cách
xử lý số liệu thí nghiệm.
- Tiến hành thí nghiệm thực thu thập kết quả, xử lý kết quả, đối chiếu với hệ
quả.
- Rút ra kết luận về sự phù hợp hay không phù hợp của hệ quả thực nghiệm.
Biện pháp: GV hướng dẫn HS xây dựng phương án thí nghiệm và tự lực tiến
hành thí nghiệm kiểm tra.

Giai đoạn 5: Hợp thức hoá kiến thức.
Mục tiêu: HS tự lực rút ra kiến thức mới, truyền đạt được nội dung kiến thức
mới (phát biểu định nghĩa, định luật)
Biện pháp: HS phát biểu, GV nhận xét, bổ sung chính xác hoá kiến thức mới.
Giai đoạn 6: Vận dụng kiến thức.
Mục tiêu: HS nắm vững nội dung kiến thức mới ở mức độ vận dụng, phân
tích, tổng hợp, đánh giá.
Biện pháp: - Vận dụng tập duyệt: áp dụng để giải thích hiện tượng, giải bài
tập đơn giản ngay trong bài học kiến thức mới.
- Vận dụng nâng cao: tiết học giải bài tập, tiết học về ứng dụng kỹ thuật của
định luật mới. Xác định giới hạn của kiến thức mới.


- 23 1.4.2. Các mức độ trong từng giai đoạn của phương pháp thực nghiệm
Những bài học mà HS tham gia cả sáu 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 dụng cụ đo lường mà HS đã quen thuộc. Trong nhiều trường hợp,
HS gặp khó khăn không thể vượt qua được thì có thể sử dụng PPTN ở các
mức độ khác nhau, thể hiện ở mức độ HS tham gia vào các giai đoạn của
PPTN.
a. Giai đoạn 1:
Mức độ 1: HS tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi. GV giới thiệu hiện
tượng xẩy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để cho HS tự lực phát hiện
mhững tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu.
Mức độ 2: GV tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt, trong đó xuất hiện một
hiện tượng mới lạ, lôi cuốn sự chú ý của HS, gây cho họ sự ngạc nhiên, sự tò
mò, từ đó HS nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp.
Mức độ 3: GV nhắc lại một vấn đề, một hiện tượng đã biết và yêu cầu
HS phát hiện xem trong vấn đề hay hiện tượng đã biết có chỗ nào chưa hoàn

chỉnh cần được tiếp tục nghiên cứu.
b. Giai đoạn 2:
Risa Fâyman cho rằng “Các định luật Vật lý có nội dung rất đơn giản, nhưng
biểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp”. Bởi vậy, từ sự phân tích
các hiện tượng thực tế đến việc dự đoán những mối quan hệ đơn giản nêu
trong định luật là cả một nghệ thuật. Cần phải làm cho HS quen dần.
Mức độ 1: Dự đoán định tính: Trong những hiện tương thực tế phức
tạp, dự đoán về nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tượng có
thể có nhiều dự đoán mà ta phải lần lượt tìm ra cách bác bỏ.
Mức độ 2: Dự đoán định lượng: Những quan sát đơn giản khó có thể
dẫn tới một dự đoán về mối quan hệ hàm số, định lượng giữa các đại lượng


- 24 Vật lý biểu diễn các đặc tính của sự vật, các mặt của hiện tượng. Nhưng các
nhà vật lý nhận thấy rằng: Những mối quan hệ định lượng đó thường được
biểu diễn bằng một số ít hàm số đơn giản như: tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, hàm số
bậc nhất, hàm số bậc hai, hàm số lượng giác...
Việc dự đoán định lượng có thể dựa trên một số cặp số liệu được biểu
diễn trên đồ thị. Dựa trên dạng của đồ thị mà dự đoán mối quan hệ giữa các
đại lượng.
Mức độ 3: Những dự đoán đòi hỏi một sự quan sát chính xác, tỉ mỉ,
một sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm không có điều kiện thực hiện ở
trên lớp, vượt quả khả năng của HS. Ở đây GV dùng phương pháp kể chuyện
lịch sử để giới thiệu các giả thuyết mà các nhà bác học đã đưa ra.
c. Giai đoạn 3:
Việc suy ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận lôgic hay suy luận
toán học. Thông thường, ở trường phổ thông các phép suy luận này không
quá khó. Vì biểu hiện trong thực tế của kiến thức Vật lý rất phức tạp cho nên
điều khó khăn là hệ quả suy ra phải đơn giản, có thể quan sát, đo lường được
trong thực tế.

Mức độ 1: Hệ quả có thể quan sát, đo lường trực tiếp.
Mức độ 2: Hệ quả không quan sát trực tiếp được bằng các dụng cụ đo
mà phải tính toán gián tiếp thông qua việc đo các đại lượng khác.
Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tưởng. Có nhiều trường
hợp, hiện tượng thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố tác động không thể
loại trừ được, nhưng ta chỉ xét quan hệ giữa một số yếu tố (2 đến 3 yếu tố);
như vậy hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng.
d. Giai đoạn 4 và 5:
Việc bố trí thí nghiệm kiểm tra thực chất là tạo ra những điều kiện đúng
như những điều kiện đã nêu ra trong việc suy ra hệ quả.


- 25 Mức độ 1: Thí nghiệm đơn giản, HS đã biết thực hiện các phép đo, sử
dụng các dụng cụ đo.
Mức độ 2: HS đã biết nguyên tắc đo các đại lượng, nhưng việc bố trí
thí nghiệm cho sát điều kiên lý tưởng có khó khăn. Giáo viên phải giúp đỡ
bằng cách giới thiệu phương án làm để HS thực hiện.
Mức độ 3: Có nhiều thí nghiệm kiểm tra là những thí nghiệm kinh điển
rất phức tạp và tinh tế, không thể thực hiện được ở trưởng phổ thông. Trong
trường hợp này, GV mô tả cách bố trí thí nghiệm rồi thông báo kết quả phép
đo để HS gia công các số liệu, rút ra kết luận hoặc GV thông báo cả kết luận.
e. Giai đoạn 6.
Những ứng dụng của định luật thường có ba dạng: Giải thích hiện
tượng, dự đoán hiện tượng và chế tạo một thiế bị đáp ứng một yêu cầu của đời
sống sản xuất.
Mức độ 1: Ứng dụng mà trong đó HS chỉ cần vận dụng định luật Vật
lý để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiên tượng hoặc tính toán trong điều kiện
lý tưởng.
Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã được đơn giản hoá để có thể
chỉ cần áp dụng một vài định luật Vật lý.

Mức độ 3: Xét một ứng dụng kỹ thuật, trong đó không chỉ áp dụng các
định luật Vật lý mà còn cần phải có những giải pháp đặc biệt để làm cho các
hiện tượng Vật lý có hiệu quả cao, thiết bị được sử dụng thuận tiện trong đời
sống và sản suất. Trong loại ứng dụng này, HS không những phải vận dụng
những định luật Vật lý vừa được thiết lập mà còn phải vận dụng tổng hợp
những hiểu biết, những kinh nghiệm về nhiều lĩnh vực khác nữa.
1.5. Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm ở trường trung học
phổ thông
Nội dung của PPTN là rất phức tạp: đó là sự thống nhất biện chứng
giữa tư duy lý thuyết và tư duy thực hành. Dạy học PPTN ở trường phổ thông