Giảng dạy phần nhiệt học cơ bản ở trường trung học phổ thông bằng phương pháp mô hình : Luận văn ThS. Giáo dục học: 60 14 10

ĐẠI HỌC QƯÔC GIA HÀ NỘI
KHOA S ư PHẠM

GIẢNG DẠY
• PHẦN NHIỆT
• HỌC
• c o BẢN
ỏ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỎ THÔNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH

LUẬN VÃN THẠC s ĩ s ư PHẠM VẬT LÝ
•

•

*

•

Chuyên ngành: LÝ L UẬ N VẢ PHƯƠNG P HÁ P DẠY HỌC ( B ộ MÔN
VẬT LÝ)
Mà số: 601410

Học viên: Neô Phương Thủy
Cao học ngành Sư phạm Vật lý Khóa I
Can bộ hướng dan: GS.TS. Niiuven H uy Sinh

11Ả N O I - 2 0 0 8


LỜI C Ả M ƠN

Luận vàn đã dược hoàn thành dưới sự hướng dan tận tinh cua GS. TS.
Nguyền Huy Sinh, l õi xin bày to iònii biẽt ơn sâu săc dên ngưừi thày đã dạy
dỗ và hướng dần tôi rât nhiêu tro nu quá trinh nụhiên cứu khoa học.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn Ban chu nhiệm khoa Sư phạm, khoa
Sau đại học cua trưởng Đại học Ọuốc Gia Hà Nội dã tạo nhiều diều kiện
thuận lợi cho tôi trong quá trinh học tập và làm luận văn tỏt nghiệp.
Tôi xin chân thành cam ơn các thày cô giáo trong khoa Sư phạm và
khoa Vật lý trường DI 1K.11TN - ĐI ỉ Quốc Gia 1ỉà Nội, cùng các thày cô giáo
trong khoa Vật lý trường DI 1 Sư Phạm Hà Nội đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ
và dónỉi góp nhiêu ý kiến quý báu vê mặt chuyên môn trong quá trình nghiên
cửu và hoàn thành luận văn cua tòi.
Xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu, các thày cô giáo trong tô bộ
môn Vật lý - Kỳ thuật công nghiệp trường T H P T Thái Phiên - llai phòng,
các thày cô giáo trong tố bộ môn Vật lý tnrờng TÈ 1PT Chu Vãn An - I là Nội
cùng các học sinh lớp 10 AI đã tạo điều kiện giúp d ờ trong quá trình tôi làm
thực ntihiệm sư phạm và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, ngày 6 tháng,//'/ năm 2008
Học viên

Ngô P huong Tliuý


MỤC LỤC
Trang
PH ẢN M ơ ĐÀU

1

1. Lý do chọn đề tài

1

2. Mục đích nghiên cứu

3

3. Đối tượne nghiên cứu

3

4. Giả thuyết khoa học

3

5. Nhiệm vụ nghiên cứu

3

6. Phạm vi nghiên cứu

4

7. Phương pháp nehiẻn cứu

4

8. Đóng góp cùa đề tài

4

9. Cấu trúc luận văn

4

Chương 1: c ơ

SỞ LÝ LUẬN

VẺ PHƯƠNG PHÁP MÒ HÌNH

5

TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ỏ TRƯỜNG PHÓ THÔNG
1.1.Tổng quan vê mô hình

5

1.1.1.

5

Định nghĩa mô hình

1.1.2. Sự phát triển của khái niệm mỏ hình trong Vật lý học

5

1.1.2.1. Mô hình vĩ mô

5

1.1.2.2. Mô hình vi mô

6

1.1.2.3. Mô hình Toán học

7

1.1.3. Chức năng cùa mô hình trong Vật lý

7

1.1.4. Tính chất cùa mô hình

7

]. 1.4.1. Tính tương tự với vật gôc

7

1.1.4.2. Tính đơn giản

7

1.1.4.3. Tinh trực quan

8

1.1.4.4. Tính quy luật riêng

8


1.1.4.5. Tính lý tường

9

1.1.5. Các loại mô hình được sư dụne trong Vật lý học

10

1.1.5.1. Mô hình vật chất

10

1.1.5.2. Mô hình lý tường (hay mô hình lý thuyết)

11

a. Mô hình kí hiệu

11

b. Mô hình biểu tượng

12

1.2.

Phương pháp mỏ hình trong Vật lýhọc

12

1.2.1. Cơ sờ lý thuyết cùa phương pháp mô hình

12

1.2.2. Các giai đoạn cùa phương pháp mô hình

13

1.2.2.1. Giai đoạn 1: Nghiên cứu nhữne tính chất cùa đổi tượng gốc

13

1.2.2.2. Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình

13

1.2.2.3. Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quà lý thuyết

14

1.2.2.4. Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiêm tra

15

1.2.3. Ư’u điểm và nhược điểm của phương pháp mô hình trong Vật lý

16

học
1.2.3.1. Ưu điểm

16

1.2.3.2. Nhược điểm

17

1.3. Phương pháp mô hình troníi dạy học Vật lý

17

1.3.1. Vai trò của mô hình trong dạy học Vật lý

17

1.3.2. Các n ứ c độ sư dụng phương pháp mô hình trong dạy học Vật lý

18

1.3.2.1. Mức độ 1

18

1.3.2.2. Múc độ 2

18

1.3.2.3. Múc độ 3

18

1.3.2.4. Múc độ 4

18

1.3.2.5. Múc độ 5

18
19


C hương 2: c o

s ở LÝ TU UY ÉT ĐÉ MỞ RỘNG TRONG GIẢNG

D Ạ Y PHÀN NHIỆT HỌC CHO HỌC SINH Ớ TRƯỜNG PHÓ
THÔNG
2.1. Nhiệt lượng và nguyên lý thứ I cua Nhiệt độne lực học

19

2.1.1. Nhiệt lượng

19

2.1.1.1. Các khái niệm cơ bản

19

2.1.1.2. Nội năng cùa một hệ nhiệt động

19

2.1.1.3. Nhiệt và công

19

a. Khái niệm về nhiệt lượng

19

b . . Khái niệm vẽ công

19

2.1.2. Nhiệt dung và nhiệt chuyển trạne thái

20

2.1.3. Liên hệ giữa nhiệt và công

20

2.1.4. Nguyên lý thứ I cùa Nhiệt động lực học - Sự truyền nhiệt

20

2.2. Thuyết độnc học chất khí

21

2.2.1. Thuyết động học chất khí và mô hình cơ học cùa chất khi lý tưỡnu 21
2.2.1.1. Cấu tạo nguyên tử, phân từ của vật chất

21

2.2.1.2. Chuyên động nhiệt, s ố Avogadro

22

2.2.1.3. Các thuộc tính quan trọng của phân tư và nguyên tứ

22

2.2.2. Khí lý tường - Phương trình trạng thái cùa khí lý tường

22

2.3.

22

Nguyên lý thứ 2 cùa nhiệt động lực học. Entropy

2.3.1. Một vài hạn che của nguyên lý 1

22

2.3.2. Quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch

23

2.3.3. Chu trinh Carnot

23

2.3.4. Hai cách phát biêu nguvên K 2 cùa Nhiệt động lực học

24

2.3.4.1. Dộng cơ nhiệt và máy lạnh.

24

2.3.4.2. I lai cách phát biêu cua Nmiyên lý 2

24


a. Cách phát biểu cùa Thomson

24

b. Cách phát biểu cùa Clausius

24

Chương 3: ÁP DỤNG PHƯƠNG

PHÁP MÒ HÌNH ĐÉ GIANG

DẠY

25

M Ộ T SÓ VÁN ĐẺ NHIỆT HỌC c ơ BAN CHO HỌC SINH Ớ
TRƯỜNG PHÓ THÕNG
3.1. Cấu trúc nội dung phần NHIỆT HỌC ờ chương trình Vật lý lóp 10 25
Chuyên ban.
3.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung phần Nhiệt học ờ chương trinh Vật lý lớp 25
10 chuyên ban.
3.3. Nội dung chi tiết kiến thức và kỳ năng học sinh cần có

khi học phần 327

Nhiệt học
3.3.1. Nội dung kién thức

27

3.3.1.1. Cấu tạo chất

27

3.3.1.2. Thuyết động học phân tử chất khí

28

3.3.1.3. Khí lý tưởng. Các định luật về khí lý tường

29

a. Định nghĩa khí lý tường

29

b. Định luật Bovle - Mariotte

29

c. Định luật Charles

30

d. Phương trình trạng thái khí lý tưởim. Định luật Gay Lussac

31

3.3.1.4. Chất rắn - Đặc điểm cấu tạo cua chất rắn. Các loại biến dạng vật

32

răn
a. Đặc điểm cấu tạo cùa chất ran

32

h. Các loại hiên dạng của vật ran

33

3.3.1.5. Chât lòng. Lực cãnii be mặt và hiện tirợrm mao dần.

35

a. Lực căng bẽ mặt

35

h. Hiện tượng dinh ướt và không dính ướt

35


c. Hiện tượnc mao dần

35

3.3.1.6. Các trạrm thái và sự chuyên trạng thái

35

a. Nhiệt chuyên trạnu thái

35

b. Nóng chảy - đông đặc

36

c. Hóa hơi - ngưng tụ

36

3.3.1.7. Nội năng. Nguyên lý 1 của Nhiệt động lực học

36

3.3.1.8. Nguyên lý 2 cùa nhiệt động lực học.

36

Các cách phát biểu, c ấ u

tạo của máy lạnh và độnc cơ nhiệt
a. Cấu tạo cùa động cơ nhiệt và máy lạnh

36

b. Nguyên lý 2 cùa Nhiệt động lực học

37

3.3.2. Các kỳ năng cơ bản học sinh cân rèn luyện

37

3.4. Áp dụng phương pháp mô hình trong giảng dạy phần nhiệt học

38

3.4.1.Ap dụng phương pháp mô hình trone, giảng dạy bài: Thuyết động

38

học phân từ chất khí. c ấ u tạo chất (sử dụng mô hình về thuyết động học
phân tử chất khí để giải thích một số hiện tượng thực nghiệm)
3.4.1.1. Sơ đô tiến trinh nhận thức của thuvết độne học phân từ

38

3.4.1.2. Các giai đoạn sư dụng mô hình đê giảng dạv bài: Thuyết động

39

học phàn tư chât khí. Câu tạo chât
3.4.2. Áp dụng phương pháp mô hình dẻ giảng dạy bài: Định luật Boyle 46
- Mariotte
3.4.2.1. Sơ đồ tiến trình nhận thức cùa bải Định luật Boyle - Mariotte

46

3.4.3.2. Các eiai đoạn sử dụng mô hinh đè dạy học bài: Định luật Boylc 47
- Mariotte
3.4.2.3. Một số hệ quả suy rộng từ phươnu pháp mô hinh áp dụrm cho 49
suy luận về mô hình khí lý tưỡrm

3.4.3. Ap dụnti phirơnu pháp mỏ hình dê iiians dạ\ bài: Plurơnu trình

54


trạng thái của chất khí lý tường. Định luật Gay Lussac
3.4.3.1. Sơ đô tiến trình nhận thức của bài: Phương trình trạng thái cùa

54

chất khí lý tường. Định luật Gay Lussac
3.4.3.2. Các giai đoạn áp dụnu mô hình dạy học bài: Phương trình trạng 55
thái của khi lý tường. Định luật Gay - Lussac
3.4.4. Áp dụne phương pháp mô hinh để giảng dạy bài: Bài tập về chất

59

khí (Bai tập tổng quát)
3.4.4.1. Sơ đồ tiến trinh nhận thức cùa bài: Bài tập về chất khí

59

3.4.4.2.Các giai đoạn áp dụng mô hình đê dạv học bài: Bài tập vé chất 60
khí (bài tập tổng quát)
3.4.4.3.. Bài tập ví dụ

65

3.4.5. Ap dụng phương pháp mô hình đè giảng dạy bài: Chất răn

69

3.4.5.1. Sư đồ tiến trình xây dựng kiến thức bài: Chất rắn.

69

3.4.5.2. Các giai đoạn áp dụng phương pháp mô hình để dạy học bài:

71

Chất ran
3.4.6. Ap dụng phương pháp mô hình đê giảng dạy bài: Nguyên tac hoạt

75

động cua độntỊ cơ nhiệt và máy lạnh - Nguyên lý thứ 11 của NDI.Í ỉ.
3.4.6.1. Sơ đỏ tiến trinh xây dựng kiên thức bài: Nííuyèn tăc hoạt động 75
cua động cơ nhiệt và máy lạnh.
3.4.6.2. Các giai đoạn sư dụng phương pháp mô hình đè dạy học bài:

78

Nguyên tẳc hoạt dộng cùa động cơ nhiệt và máy lạnh. Nguvên lý II của
Nhiệt dộnu lực học
Chương 4. TI ỉ ự

c N G H IỆ M S Ư P H Ạ M

83

4.1. Mục đich cua thực nuhiệm sư phạm

83

4.2. Đối tượng cua thực nahiệm sư phạm

83

4.3. Phươim pháp thực nnhiệin

84


4.3.1. Chuấn bị thực nẹhiệm

84

4.3.2. ỉ linh thức tò chức quá trình thục nghiệm

84

4.3.3. Tiêu chí đánh giá kết quá hoạt dộng thực nạhiệm sư phạm

84

4.4.

85

Thời uian tiến hành thực nahiệm:

4.5 Kêt quà thực nshiệm và nhận xét

85

4.5.1. Kết quả kiêm tra khi dạy lớp I OA I phần kiến thức khác, khôna sử 85
dụng phương pháp mô hình hóa
4 .5 .1.1. Kết quá kiêm tra kỳ 1

85

4.5.1.2. Kết quả kiểm tra nừa đầu kỳ 2.

86

4.5.2. Kẻt quá kiếm tra khi dạy lứp 10A1

với việc áp dụng phươne

87

pháp m ô hình hóa
4.5.3. Nhận xét chung

88

KÉT LUẬN

90

1. Kết q u ả đ ạ t đ ư ợ c ciia đề tài

90

2. Dóng góp ciia đề tài

90

3. Các bài học

91

4. Hạn chế

91

TÀI LIỆU T H A M K H Ả O

92


D A N H M Ụ C C Á C H Ì N H VÀ B À N G B I Ẻ U S Ử D Ụ N C T R O N G L L Ạ N VẮN

Trang
Hình 2.1:

19

Hình 2.2: Chu trinh Carnot

23

Hinh 3.1: Sơ đồ cấu trúc nội dunạ phản Nhiệt học tronc chươne 26
trình vật lý lớp 10 nâng cao ờ trường THPT
Hình 3.2: Chuyên độne cùa các phản tử trong vật chât

27

Hình 3.3: Chuyền động cùa các phân tử khí

28

Hình 3.4: Đường đẳne nhiệt tronu hệ tọa độ PV

29

Hình 3.5a: Dường đẳntỉ tích trên giản đồ pT

30

Hình 3.5b: Đường đẳng tích trên giàn đồ pV

31

Hình 3.6a: Đường đăn2 áp trên giản đồ VT

32

Hình 3.6b: Đường đăng áp trên giản đồ pV

32

Hình 3.7: Sơ đồ hoạt động của động cơ nhiệt

36

Hình 3.8: Sơ đồ hoạt động của máy lạnh

37

Bảng 4.1: Kết quà học tập môn Vật lý học kỳ 1 cùa 2 lớp (chưa áp 85
dụng phưưng pháp mô hình)
Bàng 4.2: Kết quá học tập môn Vật lý nứa đầu học kỳ 2

cùa 2 lớp 86

(chưa áp dụng phươne pháp mô hình)
BảniỊ 4.3: Ket quả kiểm tra cụ the từng

đầu điểm cùa lớp thực 86

nghiệm nửa đầu học kỳ 2
Bảng 4.4: Két quà kiêm tra môn Vật lý ở lớp thực nghiệm và lớp đôi 87
chime nứa cuối học kỳ 2
Bàne 4.5: Kêt quà kiêm tra cụ thê từng
nghiệm nửa cuôi học kỳ 2

đâu diêm cùa lớp thực 88

DANH MỤC C Á C C H Ũ VIÉT TẤT
C H Ử V I É T ĐẢY ĐỦ

C H Ừ VIÉT TẮT

15 phút

15’

45 phút

45’

Boyle - Mariotte

B-M

Định luật

ĐL

Giáo viên

GV

Hoc kv

HK

Học sinh

HS

Nhiệt độns lực học

NĐLH

Sách bài tập

SBT

Sách giáo khoa

SGK

Trung học phổ thông

THPT

«

*


MỞ ĐẦU
I. LÝ do chọn dê tài
*

•

Một tronii nhừng vân đê quan trọniỉ tronii thời kỳ công nghiệp hóa, hiện
đại hỏa cua dãt nước ta hiện nay dó là nâne, cao tri thức và trí tuệ sánii tạo cua
con nmrời. Dó cùng là m ột yếu tỏ quyết định cho sự phát triên cua xã hội.
Dè đáp ứng nhu cầu đó, ngành giáo dục cân phai cỏ một sự thay đôi
cẩn thiết, mạnh mè. sâu sắc và triệt đè nhàm đào tạo được nhừnu con nuười
có đu kiến thức, phàm chất, nãnc, lực phù hợp đè uóp phẩn xây dựng và làm
chu đất nước trong thời đại mới.
Khi bàn về vân đề này, hội nghị ban chắp hành trung ương Đảng Cộng
sản Việt Nam khóa VIII đã chi rõ: “ Dôi mới phương pháp dạy học ở tất ca các
cấp, bậc học, áp dụng những phươnu pháp giáo dục hiện đại đê bồi dường cho
học sinh tir duy sáng tạo, năng lực giai quyết vấn đề . .." và “ Đồi mới mạnh
mẽ phương pháp giáo dục và đào tạo, khăc phục lòi truyên thụ một chiêu, ròn
luvện thành nếp tư duy sáng tạo cua người học ..."
Nghị quyết Đại hội IX cua Đảng tiêp tục chi rõ phương hướng phát
triòn giáo dục và đào tạo trong những năm tới là: “Tiếp tục nân 12, cao chắt
lượng toàn diện, đổi mới nội dung, phương pháp dạy học, hệ thống trường lớp
vả hệ thống quán lý giáo dục . . . ”
Dưới sự chí đạo của Đáng, nhà nirớc, ngành giáo dục dã không ngừnc,
đồi mới cái cách chương trinh sách giáo khoa, và năm học 2006 - 2007, bộ
sách uiáo khoa chuyên ban mới đã được dưa vào áp dụng đại trà trên toàn bộ
các trường TỈ1PT trên toàn quốc. Chương, trình sách uiáo khoa mới tuân thu
theo nguyên tác bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo và nãna lực tích cực,
tự chu tim tòi xây dựim và chiêm lình tri thức.
Theo vêu cầu dôi mới, việc thièt kê bài học cua Giáo viên phai chuvên
trọng tàm từ tliièt kẽ các hoạt dộnti lẻn lớp và truyên thụ kiên thức cua giáo
vicn sanu thiết kế các hoạt độim cua học sinh trong quá trinh hình thành, lĩnh
hội kiên thức tronu bài học moi. Ilọc sinh càn phai ill rực trm ôn him lì thú và
hiêu một cách I'ò rànu urờnti lận kiên ihủc má mình đaiiLi iham uiiì lìinh Ihà nil

và lĩnh hội. l ừ đó mới có thô có phươnu hướng đê đạt dược chính xác những
kiên thức mà SGK. và giáo viên yêu càu.
1'ronu thực tè giáng dạy môn Vật lv tại trường TI IP 1 từ trước đên nay,
môn Vật lý vòn là môn khoa học tự nhiên eăn với thực tê cuộc sô nu khá
nhiều, do đó thu húi được sự quan tâm và yêu thích cùa m ột số khỏnu nho học
sinh. T ù dó các học sinh có nhiều hứng thú khi tìm hiẻu và nghiên cứu m ôn
học này.
Tuy nhiên trong số các phân môn cua Vật lý học ơ trường phô thông thi
học sinh ít hứng thú và khó khăn nhât trong việc tiêp cận phân Nhiệt học. Lý
do chính là khi học phần này, học sinh gặp khỏ khăn trong việc nhận biết
chính xác đối tượng nghiên cứu cua phân môn, do tính trừu tượng cua đôi
tượng quá cao, đà dan đèn việc không hiẽu tường tận đôi tượng cân nghiên
cứu. Vì thế học sinh không có nhiều hứng thú khi học phần nhiệt học, và kết
quá đạt được cùa học sinh khi học phần này là rất hạn chế. Dó là lý do mà các
học sinh vào dại học, khi học chuyên ngành Vật lý, hầu như cũng chưa nám
rò dược các khái niệm cơ ban nhất cùa Nhiệt học - đó là sự thiệt thòi lớn cho
học sinh, cũ ng là một gánh nặng cho giáng viên Dại học khi gặp trình độ kiên
thức không đồng đều ơ sinh viên.
Van đề đặt ra ớ đây là làm thế nào để Nhiệt học có thê đen gằn hơn dổi
với các học sinh trong quá trinh học tập và nghiên cứu Vật lý ơ trường phô
thông? Việc đau tiên được đặt ra là làm cho học sinh hiên rõ hơn vê đôi tượng
nuhiên cứu trong phân môn này. M ô hình hóa một sô quá trinh và hiện tượng
c ơ bàn trong Nhiệt học sè làm học sinh có thẻ dề dàng hơn tronu việc nhận
biết đối tượng nghiên cứu, nhớ và hiêu một cách logic hơn các biêu thức, các
dịnh luật, các khái niệm được dê cập dên troníỉ chươniỊ trình.
Với mono muon uóp một phân vào việc nuhiên cứu nâim cao chãt
lirợnu, hiệu quá đạ\ và học phàn Nhiệt học ơ trường Phô thônu, chú nụ tôi
chọn dê tài: G iàng dạy p h a n N h iệt học cư han ờ trư ờn g trung hục p h ò
thõniỊ hít nạ ph u ơn " ph á p M ò liìnli.

2. M ụ c ilk'll nghiên cúII
Sư dụníi phương pháp M ò hình hóa đế uiúp IỈS có một tư duy logic và
chính xác hơn ve các khái niệm, hiện tượng, định luật tronii phan Nhiệt học
được học trong tnròng Phô thông.
Rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh (sự liên tướng, tương tự hỏa,
logic)
3. Đối tirợng nghiên cứu
Các khái niệm cơ bàn trong Nhiệt học như mô hình khí lý tưởng, các
định luật c ơ bán cua khí lý tường, nauyên lý 1. nguyên lý II cua Nhiệt động
lực học (được giàng dạy trong chươ ng trinh phô thông)
I loạt động của Giáo viên và học sinh khi dạy và học các kiến thức trên
4. Giá thuyết khoa học
Nêu cỏ thê mô hình hóa và m ỏ hình này giúp học sinh nhận biết rò ràng
và logic hơn vè các khái niệm, hiện tượng và định luật trong phần Nhiệt học ờ
Vật lý phô thông thì có thê làm cho học sinh có hứng thú tiếp thu. hièu và ghi
nhớ một cách logic hơn. Mặt khác góp phần đây mạnh quá trình đôi mới
phương pháp giáng dạy Vật lý ở trườnu phô thông theo hướim phát huy tính
tích cực cùa người học.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sờ lý luận của phương pháp mô hình hóa, đặc biệt là
phư ơ ng pháp mô hình lý tướng, m ô hình ký hiệu, mô hình đồ thị trong vật lý
nói ch u n g và dạy học vật lý nói riêng.
Nghiên cứu nội dung khoa học nhĩmu kiến thức được nhắc đến trong
chưưim trình Nhiệt học ờ Vật lý phố thỏnu.
Null ill'll cửu nội dung chươ ng trinh Vặt K 10 nói chung và phan Nhiệt
học nói riênu, trên cơ sơ dỏ xác định dược plurơnu pháp mô hình hóa có thè
úp dụnu tronu nhừnu tnrờim hợp nào. và úp dụnu như thê nào.
Phân thực imliiệm sir phạm là kèt qua thực tô và là minh chímii đò clánli
uiá vè hiệu qua ửim tlụnu cua phưưnu pháp Mõ hình hỏa khi ụianu. dạ\ phân

Nhiệt học o trirờiii’ phô thong.
>


6. Phạm vi nghiên cửu
Các kiến thức về nhiệt học vá nhiệt dộng lực học trong chương trình
Nhiệt học láp 10 - SGK nânu cao.
I hực nghiệm sư phạm trên I lớp 10 - nâng cao ơ tnrờniì T H P T Chu
Ván An - I ỉà Nội
7. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cửu lý luận
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Phương pháp điều tra thăm dò
Phương pháp thống kê toán học
8. Đ óng góp của đề tài
Làm sáng to cơ sờ lv luận cua phương pháp I1 1 Ỏ hình hóa trong dạy và
học Vật lý ư trường phò thông
Thiết lập được sơ đồ phát triển cua mạch kiến thức trong phần Nhiệt
học trong chương trinh SGK lớp 10 ban T ự nhiên môn Vật lý.
9. Cấu trúc luận văn
Ngoài phân M ơ dâu, Kêt luận, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận văn
được trình bày trong 4 chương như sau:
C hương 1: Cư sờ lý luận về phương pháp mô hình trong dạy học Vật lý
ỡ trường phô thông
Chương 2: C ơ sơ lý thuyêt đê I1 1 Ờ rộn li trong giảnii dạv phân Nhiệt học
cho học sinh ơ tnrừng phô thông
Chirơnu 3: Áp dụng phirưng pháp mô hình dê giàng dạy một vấn dè
nhiệt học cơ ban cho học sinh ơ trường phô thônu.
Chươnii 4: Thực nghiệm sư phạm

4


C hương I: c ơ SỚ LÝ LUẬN VÈ P HƯƠNG PIIẢP M Ò HÌNH T R O N G
DAY H O C V Ả T LÝ Ở T R Ư Ờ N G PHÔ T H Ô N G
•

•

■

1.í.T ông quan vê mô hình
/. / . / . Đ ịnh n gh ĩa mô hình
Khái niệm mô hinh dược sư dụng rất rộn li rãi trong ngôn ngữ thônii
thường hàng ngày với những ý nghĩa rất khác nhau. Trong các môn khoa học
tự nhiên, học sinh thường gặp mô hình tê bào, mô hình lò cao, mô hình động
cư đốt tro nu tức là các vật có hình dạ nu không gian giống với những vật mà ta
cần nghiên cứu. Mô hình phân tứ, mô hình nguyên tư lại mô ta nhừng vật thể
trừu tượng mà ta chi biết được tính chất cua chúng chứ không quan sát trực
tiếp được. M ô hình trong quá trình dạy học, mỏ hình bài học lại không phan
ánh một vật cụ thê nào mà là phan ánh một sự kiện trừu tượng.
Trong Vật lý học, V. A. Stopho dã định nghĩa mỏ hình như sau:
"M ô hình là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện
một cách vật chất, hệ thống đó phàn ánh nhừng thuộc tính bàn chất của đối
tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bời vậy việc nghiên cửu mô hình sẽ cung
cấp cho ta những thông tin mới về đối tượng.”
Theo định nghĩa này, ta cẩn chú ý đen sự khác biệt giữa mò hỉnh với
đổi tượng vật chất. Mô hình chi phàn ánh một số tính chất nối bật (trong phạm
vi cân nghiên cứu) của đôi tượng vật chât. Cùng một đôi tượng vật chat cỏ thê
dược phan ánh bới nhiều mô hình khác nhau. Vậy mô hình không đồng nhất

với khái niệm mà nó phan ánh.
/. 1.2. S ự p h á t triên cua khái niệm m ô hình tron g Vật lý học
Có ràt nhiều loại mô hình dược sư dụng tronu Vật lý học, từ nhừnsí
bước phát trièn đâu tiên, các nhà Vật lý đà sư dụrm các loại mô hinh khác
nhau đè m ô ta các sự vật. hiện tượnu.

1.1.2.1. Mỏ hình vĩ mò
Loại mỏ hình dâu tiên mà các nhà Vật lý SƯ dụnu la Mô hình vĩ mô:
l)ó là mô hình n il'll tirợim cl;ì dơn Lỉian hóa cua dôi tirợriL! cân imhiòn cửu. Nó
s


dược sư dụng trong lập luận và các phép tính toán, sau dó m ang kêt quá áp
dụng cho các đoi tượng thật. M ô hình vĩ mô chi được sử dụ nu như nhừng sự
dơn liian hóa dè tính toán dễ dàng hơn, nó có vai trò n h ư nhừng phép tính gần
đúng mà không c ó vai trò ironti việc phát hiện nhừng quy luật mới. D o dó dù
những mỏ hinh vĩ mô được sử dụng từ lâu nhưng nó không c ó V nghĩa uì lớn
về mặt nguyên tắc. Một sô m ô hình vĩ mô hay dược sư dụng: Chất diêm làm
m ô hình cua chiếc xe đang chuyên động trên đường hay trái đất đang chuyến
động quanh mặt trời; D ùng con lãc toán học làm m ô hình dê m ô ta chuyên
động cùa con lắc thật.

I. /.2.2. Mô hình vi lìiô
T ừ giữa thế ky XIX, Vật lý học bắt đầu sư d ụ n g rộng rãi một loại mô
hình khác dược gọi là M ô hình vi mô. M ô hình vi m ò có cơ sơ là quan niệm
về những vật thò, những chất mà ta khôns, thè qua sát trực tiếp dược. M ô hình
vi mô hình thành hầu như đong thời với Vật lý phân tử và Diện động lực học,
đó là các m ô hình về cấu trúc vật chất hav về chất khí lý tường, về ethe vù trụ
... Cùim từ lúc đó trong Vật lý học có khái niệm m ò hình, thuật ngừ “ mô
hình” và các mô hình vi m ô có tác dụng rõ rệt trong việc xây dựng các lý

thuyết vật lý, giai thích các hiện tượnu Vật lý. Không c ó m ô hình ethe vũ trụ
thì lúc dỏ không thê xây dựng các lý thuyết vê các hiện tượng diện từ trên cơ
sờ nguyên lý tác dụng gần, không thế phát triển được q u an g học sóng. Khi
xây dựng Điện dộng lực học. Maxwell đà xuất phát từ một mô hình truyền
sóng điện từ trong ethe vũ trụ, đê rút ra các phương trình cơ han cùa Diện từ
học.
Các nhà Vật lý đêu công nhận tác dụ nu lớn lao cua các mô hình và sư
đụim các mô hình dê xây tlựim lý thuyết, nhirim đồnu thời cù nu nhấn mạnh
tính iìân díinii, tính lức thời cua các mô hình. Các mò hình cho phép ta dựng
nên một hình ảnh vè hiện tượng cân imhièn cửu, lìhưnu khônu the thay thế
hoán 10 1:11 hiện tirợnu đó dược.

6


Trong cư học lượng tứ, ngirừi ta sử clụne, một loại mô hình vi mỏ đặc
biệt thrợc gọi là M ô hình lirợng từ. Mô hình vi mô như đà mô ta ớ trên cho ta
một hình ánh về một đối tirợnu \ i mô trong phạm vi lý thuyết cô điên. Nhưng
tronu phạm vi c ư học lượng tư, các đoi tượng vi mô mang tinh gián đoán,
lường tính sỏrm - hạt nên khôniì thê tạo ra một hình ảnh duy nhất và đẩy đu
ve đối tượng đó. Mồi mô hình lượng tư chi cho ta hình anh về một mặt của
đối tượng vi mô. Ví dụ: Mô hình cua electron có thê lá một hạt (khi xét trong
hiệu ứnt» C om pton) hoặc cỏ thê là một sóng liên tục (khi xét chuyên động của
nó trong nguyên tư). Dó không những là hai IĨ1Ô hình khác nhau cua cùng một
đổi tượng, mà còn là hai mô hình vừa loại trừ, vừa bô xung cho nhau.
/. 1.2.3. Mỏ hình Toán học
Một loại m ô hình nữa cùng thường được sử dụng trong Vật lý là M ô
hìIIli toán học (hay mô hình ký hiệu). Người ta có thè biêu diễn câu trúc cua
diện từ trường bang hệ thống các đường sức, những mặt đẳng thế, biểu diền
những quá trình biên đòi trạng thái cua một khôi khí trên một đô thị bằng các

dường đăng nhiệt, đăng tích, đăng áp. Trong thuyết tương dối, một điếm hay
một đường trong hệ tọa độ bổn chiều là m ô hình cua một biến cổ hay một quá
trình diễn ra trong không gian và thời gian. Trong cơ học lượng tử, các
phương trình Schrõdinger viết cho nguyên tư Hidro cũng được coi là mô hình
toán học của nguyên tư đó. Sự biêu diễn tương tác bang giản do Fayman cùng
là một cách biêu diều mô hình toán học.
/. 1.3. C hức năng cùa m ô liìnlĩ trong Vật tý
Trong Vật lý học, phương pháp I1 ÌÔ hinh được sư dụng rát rộ n s rãi và
mang lại hiệu qua ràt lớn. Có trườnu hợp mô hinh có thê dùng cho nhiêu loại
hiện tượng khác nhau ve ban chất. Ví dụ: Phươnu trình sóng có thế là sự mô
ta cua sự truyên âm trorm kliôrm khi, cua sự lan truyên diện từ trong chân
kliõnu. cua chuyển ilộnu electron trong nmtyên lư. Diều dó nói lèn một lần
nữa tính ihònii nhát cua thê uiới vật châu thòniỉ nhài iron li sự da dạ nu cua nó.
Nlumii ù m LI cân chú > tlâ\ till đôn tính hai mặt cim plurưnu pháp nàv. Nó cỏ
7


khá năng mớ đường cho lý thuyết mới, nhưng cũng có khà năng bào thủ, cản
trờ sự ra đời của lý thuyêt mới. Vi dụ như mô hình hạt ánh sáng cua Newton
đã trờ thành bước can cho nhận thức về sóng ánh sáng tronu một khoáng thời
gian rất dài.
N h ư vậy trong Vật ỉý học, mô hinh có những chức năng tiêu biêu như
sau:
M ô tả sự vật hiện tượng
Giải thích các tính chất, hiện tượng có liên quan đến đôi tượng
Tiên đoán các tính chất và các hiện tượng mới
1.1.4. Tính ch ất của m ô hình

1.1.4.1. Tính tương tự với vật góc
Hệ thống dược coi là mô hình khi có thê chuyên được các kết quá

nghiên cứu từ mô hình sang vật gốc. Sự tương tự đó có thể là đồng cấu hoặc
đẳng cấu.
S ự tương tự có thế là tương tự về cấu trúc, có thê là sự tương tự chủ
yếu ờ mối quan hệ giữa các phần tử cùa hai hệ thống, cũng có thể là sự tương
tự về chức năng, tức lả phần từ tương ứng của hai hệ thống có thê có chức
năng giông nhau nhưng cấu trúc thì hoàn toàn khác nhau. Sự tương tự cũng có
thế là kết qua giống nhau nhiều hay ít ở kết quá các quá trình xảy ra trong hai
hệ thống trên - sự tưcmg tự này thường thấy khi so sánh một hệ thống vật chất
thực và sự diễn ta toán học cùa nỏ. Các phân tư thuộc hai hệ thông này hoàn
toàn khác nhau, nhưng kết quà thu được trong biến đối toán học lại phù hợp
với kết qua thu được bănc thực nghiệm.

1.1.4.2. Tính đơn gian
Tronu thực tế, các hiện tượng xay ra vô cùng đa dạng và phong phú.
Tuy nhiên, mỏ hình chi phan ánh được một mặt nào đó cua hiện thực khách
quan, nhiều khi một thực thẻ khách quan phai dùng đèn nhiêu mô hình đé
phan ánh. Trong khi xâv dựnti mô hình, ta phai ilụrc hiện các thao tác trừu
tượnii hỏa. khái c|nút hóa: nhữnii thao tác âv hao íiió' cũnỈI C-Ian đón một sự đơn
s


giản hoa vì ta tước bo các chi tiêt thứ yêu, chi giữ lại các thuộc tính và những
mối liên hệ bản chất nhất. Như vậy tính đơn giản cua mô hình là m ột tất yếu
khách quan
Mặt khác, cũng nhờ tính đơn giản này của mô hình mà nhà nghiên cứu
có thể nẳm chắc những vấn đề cơ ban nhắt cua thực tế khách quan, khái quát
hóa c h ú n a mả rút ra nhừna quy luật. Nêu không dùng nhừna mò hình đơn
giản đê nghiên cứu mà nguyên cứu ngay các hiện tượntỉ trong thực tê phức
tạp thì trong nhiều trường hợp, quy luật bị !u m ờ và nhà nghiên cứu sẽ bị
nhầm lần.

1.1.4.3. Tính trực quan
M ô hình dề dàng được nhận biết bang các giác quan trong khi việc
quan sát trên vật thật gặp khó khăn.
Tính trực quan cũng thể hiện ờ chồ ta đã vật chất hóa những tính chất,
nhừng quan hệ không thể trực tiếp tri giác được. Ví dụ như lực hút, lực đây
giữa các phân tứ được biếu diễn trên mô hình bàng các gạch nối đậm hay
mành, hoặc quy luật chuyển động dược biểu diễn thông qua các đồ thị.
Khái niệm trực quan còn được m ỡ rộng trong trường hợp m ô hinh
không trực tiếp diễn ta hiện tượng thực tế mà so sánh với một hiện tưcTng thực
tế khác mà ta có thể tri giác bằng giác quan được. Ví dụ như dùng mô hình
sóng nước đẻ diễn ta sự giao thoa cua sóng ánh sáng. Làm như vậy ta có thê
hình dung được một cách hết sức cụ thê hiện tượng giao thoa cùa sóng ánh
sáng, mặc dù sóng ánh sáne có bán chất hoàn toàn khác sóng nước. Vậy nên
mức độ trực quan gián tiếp loại này còn phụ thuộc vào von hiêu biêt của
chính chu thẻ. do chu thẻ đà tích lũy dược từ trước.
/.

1.4 . 4 . Tính quy luật riêng
Đê xây dựnii mô hinh nu ười ta có thè dùim một hệ thônu mỏ tá đặc tính

cua vật
Hê thônn
la
• «eôc.
_
c này
y tuân theo nhìrnu
>— I ^ quy luật dược biêt rò mả nạười
'

gọi là quy luật riênụ cua mò hình. Ọuv luật riêniì cua mò hinh nhiêu khi còn
khônu uiônụ nlùmu 1 |II\ luật chi phôi các môi quan hộ Liiừn các phân lư cua hộ
l)


thống vật lý thực nữa. Chẳng hạn như mô hình ký hiệu toán học, tuân theo
quy tấc toán học.
T ừ sự vận độnn cua các quy luật riêng nảy, ta có thê rút ra được những
kết luận mới có khả năng chuyển tai sanu hệ thống vật lý thực (vật gốc).
Đương nhiên, sự tinh toán này có tính chât gia thuyêt, cẩn được kiêm tra lại.
Chính nhờ sự vận động cua nhừnu quy luật riêng này, người nghiên
cứu có thể rút ra những kết luận mới về sự vận dộng của sự vật, hiện tượrm,
cho ta những thòng tin mới.

Ị. 1.4.5. Tinh lý tướng
M ô hình được xây dựng xuất phát từ thực tiền, phán ánh thực tiễn,
nhưng khi ta mô hình hóa một vật, một mối quan hệ nào đó, ta đã thực hiện sự
trừu tượng hóa, khái quát hóa, phản ánh các đặc tính của vật thê, hiện tượng
khách quan ở mức độ hoàn thiện cao, loại bò tất ca các ảnh hường nhiều trong
nhận thức. Như vậy, bao giờ mô hình củng có tinh chàt lý tướng, dù ít hay
nhiều. Một mô hình vật lý chi phan ánh đến một mức độ nhất dịnh của một
vài mặt của một sự vật, hiện tượng vật lý, bời nếu nó giống hệt thực tể khách
quan thì nó không còn mang tinh chât cùa một vật đại diện, thay thê nữa.
Tính chất lý tướng của mô hình càng cao thi mỏ hình càng khái quát và
càng giúp ta có thể nhìn thấy những nét chung nhất của hiện tượng và bao
gồm được số lớn hiện tượne. Nhưng nếu tính lý tường cànc cao thi khi sử
dựng mô hinh vào thực tế càng gặp nhiều khó khăn vì ta cần phai bố sung vào
cấu trúc chuna của mô hình rất nhiều yểu tổ để phù hợp với đối tượng cân
nghiên cứu.
/. 1.5. Các loại mô hình được su (lụng trong Vật lý học

1.1.5.1. M ô hình vật chát
Là mò hình làm bàng vật thế. trên đó phan ánh những đặc trune, cơ ban
nhất về mặt hình học, vật IÝ học. dộnii lực học, chức năng học cùa đôi tượng
cần ntihiên cứu. l.oại mỏ hình nà> chi dược SƯ dụng tronu những giai đoạn
thấp cùa quá trình nhận thức, khi cân hình thành nluìnự hicu urợnư hoặc thu


thập kiến thức có tinh chất kinh nghiệm. N hững kiến thức thu dược trên mô
hình là những tính chất bên ngoài cùa hiện tượng, cùa đôi tượng thực.
/. 1.5.2. M ô hình lý tương (hay mô hình lý thuyết)
Là n h ữ n a mô hình trừu tượng, trên đó về nguyên tác người ta chi áp
dụng những thao tác nghiên cứu tư duy lý thuyết. Các phần tứ cua mô hình và
đối tượng nghiên cứu có thẻ cỏ ban chất vật lý hoàn toàn khác nhau nhưng
hoạt động theo các quy luật giống nhau. Các mô hình lý thuyết có thể có
nhiều loại tùy theo mức độ tư duy trừu tượng khác nhau.
a.

Mỏ hinh ki hiệu

Là hệ thống các ký hiệu được dùng đê mô tà, thay thê một sự vật, hiện tượng
vật lý. Trone Vật lý rất hay sư dụng các mô hình toán học.
- Mô hình công thức toán: Là nhừnc mô hình có bàn chảt Vật lý khác
với vật gốc, chúng diền tá nhừrm đặc tính cùa vật gốc banc một hệ thức toán
học. Mục đích cùa loại mô hinh này là thay thê đối tượng nghiên cứu băng
phương trình sao cho từ đó có thế thu được các thông tin cần thiết một cách
dễ dàng nhất. Bời vậy, có thể ớ giai đoạn đầu của quá trinh nhận thức, xuất
phát từ yếu tố quan sát được, ta có thè xây dụng mò hình, sau đó tiếp tục sử
dụng mô hình này dể nghiên cứu những hiện tượng, những yếu tố không quan
sát được.

- Mỏ hình đồ thị: Thòng thường, một định luật Vật lý được biêu diễn
bằng một côna thức toán học hoặc dô thị tương ứng. Vậy đồ thị cùng là một
loại mô hình, nhưng nhiều khi trong Vật lý người ta xây dựng được dồ thị
bieu diễn môi quan hệ giữa các dại lượng trước khi xâv dựng được công thức
biêu diễn nó. Dựa vào đồ thị, người ta mới xây dựng côna thức biêu diễn nó.
Nhiều khi đồ thị biêu diễn được nhìrnu diễn biến phức tạp mà công thức toán
không làm được. Mồi dồ thị không chỉ phan ánh dơn thuần moi liên hệ hàm
sổ giữa hai đại lượm: Vật 1} mã I1 Ó còn mann nhiều thõne tin khác như chức
nâng tiên đoán của dô ihị. (Vi dụ như đô thị cua đưừnti Đãniì lích, đường
đ ầ n a á p c h o p h é p ta tiê n đ o á n v è đ ộ k h ò n i i t u v ộ t d ô i )


-

Mò hình logic toán: M ô hình này dựa trên ngôn ngừ toán học và dược

sừ dune, rộng rãi trên các máy tính điện từ. C ó thê coi IĨ1Ô hình này lá mô hình
kí hiệu đà được vật chất hóa. N hững hiện tượnu hoặc quá trình nghiên cửu
dược m ô hình hỏa dưới dạn2 , chương trình cua máy tinh, nghía là hệ thống
quy luật đà được mã hóa theo ngôn ngừ cua máy, chương trình này có thê
dược coi là algorit cua các hành vi cùa đối tượng nghiên cứu.
b. M ô hình biêu tượng
M ỏ hình biêu tượng là dạng trừu tượng nhât cua m ô hình lý tường.
Nhìrng m ô hình biểu tượng không ton tại trong không gian, trong thực tế, mà
chi có trong tư duy của ta. Ta chì nêu algorit đà tạo ra mô hình dó trong óc
c h ứ khòng cẩn làm ra mô hình cụ thè.
M ỏ hình phân tư trong thuyết động học phân tư của chất khi là mô hình
m ang nhiều đặc tính không thê diễn ta bang một vật cụ thé hay một ký hiệu
(quá câu đàn hôi, có lực hút, lực đây, chuyên động hỗn loạn ..)
M ỏ hình biêu tượng nhiều khi được vật chất hóa dưới một dạng nào dó

dê hồ trợ cho quá trình tư duy. Trong Vật lý, những mô hình biêu tượng có tác
dụng to lớn đối với quá trình nhận thức nên chúng giữ một vị trí quan trọng.
Mò hình lý tướng và mô hình biêu tượng trong sáng tạo khoa học Vật
lý có liên quan mật thiết với nhau và có ảnh hirởng đến sự phát triên cua nhau.
1.2. P hương pháp mô hình trong Vật lý học
'Trong phương pháp mô hình, người ta xây dựng các mô hình mang
nhừnụ tinh chât cơ ban cua vật thê, hiện tượng, quá trình và môi quan hệ giừa
ehúniỉ. Việc nghiên cứu trên mò hình sè thay thế cho việc imhiên cửu trên đôi
tượng thực, những kết quả nghiên cứu trên mô hình sẽ chuyên sane cho đối
tượng gôc, lìiúp ta thu dirợc nlùrng thònu tin mới vẻ đối tượng uôc, dự đoán
tỉuợc tính chài, hiện tirợnii mới có thê có cua dôi tượng eôc.

1.2.1. C ơ SO' lý thuyết cua p h ư ơ n g plìíỉp mô hình
C ơ sư lv thuyêt cua phirưim pháp mõ hình lả lý thuyèt tương tự.
I\ thuvêt nàv. dựa vào sự uiôiiLi nhau một phân vè các tính chát
12

lia\ \ è

I heo
các


mối quan hệ, ta có thể chuyển những thông tin thu thập được từ một đổi tượng
này sang đối tượng khác.
Sờ dĩ suy luận bằng phép tương tự đạt được nhùng kết qua đáng tin
cậy, trờ thành một phương pháp có hiệu lực trong khoa học vì theo
M.B.Kedrov: Sự tương tự có nguyên nhân sâu xa là sự thống nhất ban chất
bên trong cùa nhừng hiện tượne khác nhau, sự thống nhất có tính tổng quát
cùa các định luật chung chi phối nhừng định luật riêng.

Dựa trên sự tương tự giữa các hệ quá mà người ta có thể đưa ra sự
tương tự giữa các nguyên nhân và nụược lại. D.Diderot đã viết:”Trong Vật lý
học, tất cả những hiểu biết của chúng ta đều dựa vào sự tương tự, nếu sự
giông nhau về hệ qua mà không cho phép ta kết luận về sự giống nhau cùa
nguyên nhân thì khoa học Vật lý sè ra sao? Có cần phai di tim nguyên nhãn
của tất cả các hiện tượne tương tự, không loại trừ gì hết? Liệu điều đó có
thực hiện đươc không? Y học và những lĩnh vực ứng dụnc của Vật lý sẽ như
thế nào nêu không có nguyên lý tưcmg tự đ ó ... Có thẻ rút ra được kết luận gì
từ rât nhiêu sự kiện thực nghiệm và quan sát?”
Trone lịch sừ khoa học, phương pháp tưcme tự đã dẫn đên nhiêu phát
minh vĩ đại. Đa số những giá thuyết khoa học ngày nay đều dược đề xuất dựa
trên sự tương tự với nhừng nguyên lý, những tiên đề hoặc nhũng kết quả dã
có từ trước trong khoa học và được thực nghiệm xác nhận là đúng.
1.2.2. C ác g ia i đoạn của ph ư ơ n g ph áp m ô hình
Trong Vật lý, phưcmti pháp mô hình nói chung gồm 4 giai đoạn sau:

1.2.2.1. Giai đoạn ì: Nghiên cửu những tính chát của đổi tượng gốc
Bănu quan sát thực nghiệm, người ta xác định được một tập hợp những
tính chất cùa đối tượnụ nghiên cứu. Giai đoạn này còn được eọi là tập hợp
những dừ kiện ban dâu làm cơ sư dè xây dựniỉ mô hình.

1.2.2.2. Giai đoạn 2: X ây (lựng mó hình
Do kết qua cua sự tươim tự. nuirỡi ta xây dựnu một mó hình sơ bộ.
chưa đâ\ du. Mô hình nà\ mói chI có iroim óc nuưỡi imhiôn cứu. 1'ronti liiai
I >


đoạn này, trí tưong tượng và trực giác giữ một vai trò hết sức quan trọng. Nhờ
có trí tương tượnu và trực giác, người ta mới trừu xuất được những tính chất
và mối quan hệ thứ yếu của đối tircmg cần nghiên cứu, thay nó bằng mô hình

chỉ m ang tính chất và mối quan hệ chính yếu mà chúng ta cần quan tâm. Nó
trờ thành mầu dựa vào đó nhà nghiên cứu xảy dựng những mô hình thật
(trong trường hợp nhà nghiên cứu dùne phương pháp mô hình vật chất).
Trong trường hợp mò hình lý tươnu, người ta thường đem đối chiếu trong óc
m ô hình với nhừna vật, nhừna hiện tượng mà người ta quen biết.
Vi dụ: Trong thuyết động học phân tử, người ta trừu xuất những chi tiết
vê mặt câu trúc của phàn tư chàt khí, chi £Ìừ lại được đặc điẽm về mặt động
học của các phân từ và thay thế những phân tư khí lý tương bầne những hạt,
những hạt này giống với những quả cầu va chạm đàn hồi tuyệt đối mà ta biết
rõ quy luật chi phối chúng.

1.2.2.3. Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ qua lý thuyết
Sau khi xây dựng mô hình, người ta áp dụng các phương pháp lý thuyết
hoặc thực nghiệm khác nhau tác động lên mô hình và thu được kết quà và các
thông tin mới. Đổi với mô hình vật chất người ta làm thí nghiệm thực trên mô
hình, dổi với m ô hình lý tưởng thì tiến hành các thao tác logic trong óc, tức là
áp dụng nhữna phép tính hay nhừng phép suy luận logic trên các ký hiệu.
Người ta coi việc này như làm một thí nghiệm đặc biệt gọi là thí nghiệm lý
tường. Thí nghiệm lý tướng tuy không có thật nhưng có vai trò rất lớn trong
khoa học. Theo Heisenberg: Thí nghiệm đó được sáng tạo ra đê giải thích
những vấn đê đặc biệt quan trọng, hât kê là thực tè ta có thê thực hiện dược
thí nghiệm dó hay không. Dì nhiên, điều quan trọng là thi nghiệm đỏ có thè
thưc hiện được vê nuuyèn tăc mặc dù kỹ thuật thực nehiệm cua nó có thè rât
•

•

^

»

•

»

•

•

c

•

phức tạp.
Trong phưorui pháp mò hình lý tươn 12. nmrời ta biết tnrớc hành vi cua
mò hinh trone nhữnu diêu kiện xác dịnh theo nhừne qu\ luật riênc. Điêu
nmrời ta muôn biôt them la hộ qua cua Illume hanh \ i dỏ nhu ihè nào?
14