Tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức phần quang hình học vật lí 11 nâng cao bằng phương pháp thực nghiệm luận văn thạc sĩ giáo dục học

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vật lí phổ thơng là vật lí thực nghiệm, một trong những phương pháp nhận
thức nghiên cứu vật lí quan trọng đó là PPTN. Chuyển hóa phương pháp nghiên
cứu vật lí thành PPDH vật lí là một trong những hướng dạy học tích cực trong
dạy học vật lí ở trường phổ thơng.
Dạy học vật lí bằng PPTN đã được vận dụng một cách phổ biến trong nhà
trường đối với các nước phát triển. Ở nước ta trong những năm gần đây đổi mới
PPDH vật lí theo tư tưởng lấy người học làm trung tâm – theo định hướng phát
huy tính tích cực, tự lực, phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học
sinh.
Với những lí do trên tơi lựa chọn đề tài “Tổ chức hoạt động dạy học một số
kiến thức phần "
Quang hình học” Vật lí 11 nâng cao bằng phương pháp thực
nghiệm”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nâng cao chất lượng dạy học một số kiến thức phần “Quang hình học” Vật
lý 11 nâng cao bằng phương pháp thực nghiệm.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu:
- Phương pháp thực nghiệm Vật lí.
- Q trình dạy học Vật lý.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Dạy học một số kiến thức phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT bằng
phương pháp thực nghiệm.


2
4. Giả thuyết khoa học
Nếu triển khai thực hiện dạy học một số kiến thức phần “Quang hình học”

vật lí 11 nâng cao theo phương pháp thực nghiệm một cách hợp lý thì sẽ nâng
cao chất lượng học tập vật lí của HS.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu PPTN trong nghiên cứu khoa học vật lí và trong dạy học Vật
lí ở trường THPT.
5.2 Nghiên cứu những bước cơ bản của PPTN sử dụng trong dạy học Vật lí.
5.3 Thiết kế một số tiến trình dạy học phần “Quang hình học” vật lí 11 nâng
cao theo PPTN.
5.4 Thực nghiệm sư phạm những bài học đã thiết kế để kiểm chứng giả
thuyết khoa học.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu từ sách, báo,
mạng internet về dạy học bằng phương pháp thực nghiệm để giải quyết vấn đề
đặt ra trong luận văn.
6.2 Phương pháp điều tra: Tìm hiểu thực tế dạy học ở trường THPT, trao đổi
kinh nghiệm với giáo viên, thăm dò học sinh để tìm hiểu tình hình dạy học vật lý
hiện nay.
6.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm sư phạm đánh giá
hiệu quả sử dụng dạy học bằng PPTN ở THPT trong mơn Vật lí.
6.4 Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng phương pháp thống kê toán học
để xử lý các kết quả thực nghiệm sư phạm.
7. Đóng góp của luận văn
- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn dạy học bằng
phương pháp thực nghiệm trong môn vật lý ở trường THPT.
- Xây dựng được tiến trình dạy học bằng PPTN một số bài học cụ thể phần
“Quang hình học” Vật lí 11 nâng cao.


3
8. Cấu trúc luận văn

Mở đầu
Nội dung
Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn dạy học vật lí bằng PPTN ở
trường THPT.
Chương 2. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức phần “Quang
hình học” bằng phương pháp thực nghiệm.
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.
Kết luận
Phụ lục


4
Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỂN DẠY HỌC VẬT LÍ BẰNG PPTN Ở
TRƯỜNG THPT
1.1. PPNT TN trong nghiên cứu vật lí
1.1.1. 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 đến chân lý 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 thế giới khách quan. Nói khác đi, các phương pháp
nhận thức khoa học có thể 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 giải thích và cải tạo thế giới” [10].
Điều này chứng tỏ phạm trù phương pháp nhận thức khoa học vừa mang
tính khách quan vừa mang tính chủ quan. Và chúng ta có thể rút ra những nhận
xét sau:
- Phương pháp không thể tách rời nội dung, mà phải phù hợp 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 kiến thức khoa học đơn thuần mang
tính khách quan, kiến thức và phương pháp nhận thức khoa học ít nhiều mang
tính chủ quan và ln trừu tượng. Khơng thể bồi dưỡng phương pháp nhận thức
khoa học cho HS chỉ bằng bài giảng lý thuyết về phương pháp luận, nhưng cũng
không thể chỉ bằng hành động nhận thức mà khơng có sự khái quát thành
phương pháp cho HS.


5
- 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.
Căn cứ vào mức độ phổ biến và phạm vi ứng dụng của phương pháp mà
chia làm ba nhóm nhận thức khoa học [10], [12], [14] như sau:
- Phương pháp triết học: Là phương pháp chung nhất phổ biến nhất áp
dụng cho mọi lĩnh vực của 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 lơgíc.
- Phương pháp riêng rộng: Là nhóm các phương pháp có thể áp dụng cho
một số ngành khoa học, trong một số đoạn của quá trình nhận thức.
- Phương pháp riêng hẹp: Là những phương pháp chỉ áp dụng cho một
bộ phận của một ngành khoa học hoặc một số ngành khoa học.
1.1.2. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý của nhà khoa học

1.1.2.1. Phương pháp thực nghiệm
Có hai cách hiểu khác nhau về khái niệm PPTN Vật lý, [12], [14]:
 Cách thứ nhất: Cho rằng PPTN chỉ là khâu tiến hành thí nghiệm
kiểm tra đã có hoặc để đo đạc đạt độ chính xác cao một đại lượng Vật lý nào
đó. Như vậy PPTN chỉ là khâu thí nghiệm Vật lý. Cách hiểu này làm giảm vai
trị của PPTN trong q trình nhận thức. Đây là cách hiểu PPTN theo nghĩa
hẹp.
 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


6
nghiệm hoặc quan sát, 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 q trình
phát triển của Vật lý học, PPTN bồi dưỡng cho học sinh cần được hiểu với nội
hàm này.
 Phương pháp thực nghiệm bao gồm các yếu tố sau:
- Đặt vấn đề trên cơ sở quan sát hoặc 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.
1.1.2.2. 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 Cơpecnic,

chính ơng 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 trị thực nghiệm cũng được phản ánh trong chu trình nhận thức sáng
tạo của Razumopxki (sơ đồ 1), [15].
Ông phân tích sơ đồ này như sau: “Mỗi chu trình được 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 đốn những sự kiện
chưa biết. Tính chất đúng đắn của giả thuyết được kiểm tra bằng thực nghiệm.


7
Nếu hệ quả giả thuyết của mơ hình xuất phát được thực nghiệm chứng minh thì
mơ hình nêu ra được cơng nhận là phản ánh đúng tính chất của hiện tượng
nghiên cứu. Nếu kết quả của thực nghiệm phủ định giả thuyết thì mơ hình nêu ra
cần phải thay đổi
Mơ hình

Hệ quả

Sự kiện

Thực nghiệm
Sơ đồ 1

Như vậy, theo Razumopxki, thực nghiệm luôn luôn là điểm xuất phát và
là thước đo tính đúng đắn của mọi lý thuyết khoa học. PPTN được dùng trong
hoạt động nhận thức mô tả thế giới, nhằm trả lời câu hỏi: “Hiện tượng xảy 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 là mảnh đất của các phương
pháp lý thuyết, là nhiệm vụ của các nhà vật lý lý thuyết. Tuy nhiên các kết luận
mà 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 về 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.
1.1.2.3. Cấu trúc và tính chất của phương pháp thực nghiệm
a. Cấu trúc của phương pháp thực nghiệm
Ta xuất phát từ sơ đồ của Bunseman và Razumopxki (Sơ đồ 2) [10]. 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,


8
sự vật mà lý trí con người chưa giải thích được với tri thức và kinh nghiệm đã
có. Con người tìm cách trả lời cho câu hỏi đó. Khi đó xuất hiện vấn đề nhận
thức (cũng có thể vấn đề xuất hiện trên 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

Lý thuyết

Định luật

Giả thuyết

Hệ quả

Sơ đồ 2

Để trả lời 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 đốn lơgic mà tính chân thực của nó mới ở dạng có thể
(tiềm tàng).
Từ giả thuyết, nhà khoa học bằng suy luận lơgic và suy luận tốn học suy
ra hệ quả lơgic 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 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 vẫn đề tiếp
theo; chu trình nghiên cứu mới lại được bắt đầu nhưng ở 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 cịn chế tạo
ra các dụng cụ để quan sát. Khi khoa học phát triển, việc nghiên cứu được
chun mơn hố, 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 nghiên cứu họ biết rõ vị trí của mình trong chu
trình nhận thức. Cịn khi HS tiếp nhận tri thức khoa học, họ khơng biết mình


9
đang ở giai đoạn nào, những thông tin và công việc mà 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 HS.
Vận dụng nhận thức của Razumopxki vào quá trình nhận thức Vật lý bằng
PPTN, tham khảo ý kiến của Buseman, trong luận văn tiễn sĩ của mình, Phạm

Thị Phú cho rằng hoạt động nhận thức Vật lý theo phương pháp thực nghiệm
hiểu theo nghĩa đầy đủ có thể biểu diễn theo sơ đồ sau (Sơ đồ 3), [10]:
6

1’

Vấn đề

2

Giả
thuyết

3

Hệ quả
lơgic

4

5

Thí nghiệm
kiểm tra

Tri
thức

7

1

Thực tiễn

8

Sơ đồ 3

- Các “cung” 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 là các hoạt động cấu thành các hoạt động
nhận thức.
- Các “đỉnh” của sơ đồ là mục đích của hành động. Tồn bộ hoạt động
hướng vào một mục đích chung là các tri thức Vật lý bao gồm: Định luật; thuyết
Vật lý và vận dụng chúng vào hoạt động thực tiễn.
 Đề xuất vấn đề nghiên cứu
Mục đích của hành động này là nêu được vấn đề; phát biểu vấn đề thành
câu hỏi nhận thức.


10
- 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 khơng phải ai
cũng làm được. Phải là người am hiểu rất rõ về lịch sử của vấn đề, say mê tìm
tịi nghiên cứu, có óc phán đốn và nghi ngờ. Ln nhìn nhận sự vật, hiện tượng
từ nhiều phía đặc biệt là ln 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 ngờ (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 quan sát, tư duy logic và trực giác.


Hình thành giả thuyết khoa học.

Theo Anhxtanh [12], [14] nhận thức khoa học diễn ra theo sơ đồ sau
(sơ đồ 4).
Ông viết rõ:
- Chúng ta có các dữ liệu  , những dữ liệu trực tiếp của kinh nghiệm cảm
tính.
- A là những tiên đề, từ đó chúng ta suy ra những kết luận, về mặt tâm
lý A dựa trên cơ sở  , nhưng không tồn tại con đường lôgic nào từ  đến A.
Chỉ tồn tại mỗi quan hệ trực giác (tâm lý) và mỗi liên hệ này luôn được lặp
lại.
Hệ các tiên đề A




Các hệ
quả suy
ra từ các
tiên đề

'

Sơ đồ 4

"


11

- Từ các tiên đề A, suy ra một cách lôgic đến các khẳng định riêng  .
- Những khẳng định  được đối chiếu với  (Kiểm tra bằng thực nghiệm).
Như vậy, trên cơ sở 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
khơng có con đường lơgic nào được chỉ ra mà ở đây vai trị của trực giác đóng
vai trò quan trọng.
Trực giác khoa học được rèn luyện qua một q trình tích luỹ về lượng
dần dần, đến độ nào đó sẽ đột biến về chất, sự nhảy vọt. Trực giác ln tồn tại
trong mỗi con người, đó là một khả năng, nếu biết khai thác khả năng này sẽ
được bộc lộ.
Điều này có ý nghĩa lớn đối với việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức
cho HS. Việc định hướng hành động nhận thức của HS trong học tập theo con
đường của nhận thức khoa học, với việc áp dụng lý thuyết “vùng phát triển gần”
của Vưgơtxky có thể bồi dưỡng cho HS trực giác khoa học.
Việc hình thành giả thuyết cần dựa trên các dữ liệu đã có, đó là sự tích luỹ
về lượng. Ở đây vai trị của ghi nhớ là rất quan trọng. Trực giác có quan hệ chặt
chẽ với trực quan và tưởng tượng. HS tri giác nhận biết tài liệu trực quan, tách ra
và giữ 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 đặt 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 chính 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 liệu trực quan xuất
phát. Hoạt động trí óc ở đây là hoạt động tưởng tượng, nó bao gồm cả một loạt
những hành động nhằm ghi nhớ những hình tượng ban đầu đã hình thành, thực
hiện những biến đổi khác nhau, những hình tượng đó có căn cứ vào yêu cầu của
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

12
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 được hai chức năng: Giải thích và tiên
đốn. 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 đốn một hiện tượng mới
chưa từng được biết đến. Giả thuyết là một phán đốn khơng đơn thuần chỉ dựa
vào suy luận lơgic (như phán đốn thơng thường) mà là sự kết hợp giữa suy luận
lôgic và trực giác.
 Suy ra hệ quả lơgic.
Giả thuyết được nêu ra dưới dạng một phán đốn: Đó là một nhận định có
thể mang tính bản chất khái quát. Tính đúng đắn của giả thuyết cần phải được
kiểm tra. Việc kiểm tra trực tiếp một nhận định khái qt là khơng thể mà thay
vào đó là kiểm tra hệ quả của nó. Hệ quả lơgic được nêu ra từ giả thuyết trong
PPTN phải thoả mãn hai điều kiện:
- Tn theo quy tắc lơgic hoặc tốn học.
- Có thể kiểm tra bằng thí nghiệm Vật lý.
Các phép suy luận lơgic và tốn học phải dẫn đến kết luận có dạng: Biểu
thức tốn học biểu diễn sự phụ thuộc của 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 được trực tiếp hoặc
quan sát gián tiếp qua sự biến đổi của một đại lượng vật lý nào đó.
Giả thuyết quy định nội dung của hệ quả lôgic thông qua tác động của các
quy tắc suy luận lơgic và suy luận tốn học đồng thời hệ quả lôgic là cầu nối
giữa giả thuyết khoa học và thí nghiệm Vật lý.


Tiến hành thí nghiệm kiểm tra.

Đây là hành động đặc thù của PPTN. Người nghiên cứu tự tạo hiện tượng,
quá trình trong những điều kiện nhất định của phịng thí nghiệm nhằm kiểm tra


13
tính xác thực của hệ quả lơgic 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
lơgic.
 Lập phương án thí nghiệm.
Nhà nghiên cứu cần phải trả lời các câu hỏi:
- 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 cần 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 các thao tác được thực hiện.
- Lắp ráp dụng cụ theo sơ đồ.
- Tiến hành thí nghiệm làm xuất hiện hiện tượng và quan sát, đo đạc, 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. Thơng thường có thể xử lý theo kiểu lập bảng, lập tỷ số, tính trị
trung bình, vẽ đồ thị… Các kỹ năng: Tính tốn, lấy sai số, đánh giá độ chính xác
của phép đo được rèn luyện ở thao tác này.
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 khẳng định điều tiên đốn
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 khơng phù hợp với sự kiện mới, người


14
nghiên cứu phải xem lại hoặc là thí nghiệm hoặc là suy ra hệ quả lơgic có sai
phạm gì khơng 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 của khoa học, chân lý mang tính tương đối (các
định luật, lý thuyết ln ở trạng thái động), chừng nào chưa có thực nghiệm mâu
thuẫn với lý thuyết thì chừng đó lý thuyết cịn là chân lý. Tính tương đối cịn thể
hiện ở phạm vi áp dụng của định luật hoặc lý thuyết.
 Áp dụng định luật, lý thuyết vào thực tiễn
- Áp dụng định luật để nghiên cứu Vật lý: Từ định luật mới xây dựng, các
nhà nghiên cứu suy ra các 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
chúng đã chắc chắn về tính đúng đắn của một định luật nào đó mà trong các
quan trắc thấy khơng phù hợp thì đó là một điềm báo hiệu có hiện tượng mới,
chưa rõ”.
Như vậy, khi một định luật nào đó đúng, thì dựa vào đó có thể phát minh
ra định luật mới. Cịn khi tính đúng đắn của một định luật hoặc thuyết nào đó đã
được khẳng định, mà trong quan sát hoặc thực nghiệm thấy có điều khơng phù
hợp thì đó là dấu hiệu có hiện tượng mới. Một dây chuyền phát minh được tạo
ra.
- Áp dụng định luật (lý thuyết) Vật lý vào thực tiễn kỹ thuật và đời sống:
Có thể nói Vật lý là cơ sở của đa số 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 áp dụng này được thể hiện ở các hình thức:


15
+ Bài học nghiên cứu tài liệu mới: Mà nội dung kiến thức là hệ quả của
các định luật đã học. Là việc vận dụng định luật trong tình huống mới.
+ Bài học giải bài tập.
+ Bài học thực hành.
b. 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 đó 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 lơgic 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 khơng 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 các sự kiện thực nghiệm và bằng thao tác tư duy lý
thuyết. Và đến lượt mình thực nghiệm kiểm tra lý thuyết.


16
Trong chương trình Vật lý phổ thơng có thể nêu lên mối liên hệ

giữa các PPNT Vật lý theo sơ đồ 5, [12] như sau:

TRI THỨC VẬT LÝ

Thí nghiệm
tưởng tượng

Phương pháp
riêng hẹp
PHƯƠNG PHÁP THỰC
NGHIỆM

Mơ hình hố

Quy nạp suy
diễn

Quy
nạp

Suy
diễn

Ph.
Tích
TY
Tổng hợp

Tương tự
Phân tích

tổng hợp

Thực tế khách quan

P.Tích
Tổng hợp

Sơ đồ 5

1.2. Chuyển hóa PPNT TN vào dạy học vật lí
1.2.1. Tinh thần cơ bản
Chuyển hóa PPTNVL thành PPDH Vật lí là việc tổ chức tiến trình dạy
học vật lí phỏng theo các giai đoạn của PPTNVL của nhà khoa học. HS đóng vai
trị nhà khoa học tự lực xây dựng kiến thức mới cho chính mình dưới sự hướng
dẫn của GV, trong sự hợp tác với bạn học, sự hỗ trợ của Sách giáo khoa và các
phương tiện học tập khác.


17
HS được trải qua tất cả các giai đoạn của PPTNVL và tham gia vào một số giai
đoạn của PPTN hoặc một số khâu trong mỗi giai đoạn của PPTN.
1.2.2. Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật li
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 [12], [15], [20]:
Giai đoạn 1: GV mơ tả một hồn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí
nghiệm và yêu cầu các em dự đốn diễn biến của hiện tượng, tìm ngun nhân
hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó. Tóm lại nêu lên một câu hỏi mà học sinh
chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tịi mới trả lời được.
Giai đoạn 2: GV hướng dẫn, gợi ý cho HS xây dựng một câu trả lời cho

dự đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát tỉ mỉ kỹ lưỡng, vào kinh nghiệm bản thân,
vào những kiến thức đã có…(ta gọi là xây dựng giả thuyết). Những dự đốn này
có thể cịn thơ sơ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn.
Giai đoạn 3: Từ giả thuyết dùng suy luận lơgic hay dùng suy luận tốn
học suy ra một hệ quả: Dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan
hệ giữa các đại lượng Vật lý.
Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm
tra xem hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp vơi kết quả thực nghiệm hay khơng.
Nếu phù hợp thì giả thuyết trên trở thành chân lý, nếu khơng phù hợp thì phải
xây dựng giả thuyết mới.
Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức. HS vận dụng kiến thức để giải thích
hay dự đốn một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kỹ
thuật. Thơng qua đó, trong một số trường hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của
kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết.
1.2.3. Các mức độ trong từng giai đoạn của phương pháp thực nghiệm
Những bài học mà HS có thể tham gia đầy đủ vào cả 5 giai đoạn trên
khơng nhiều. Đó là những bài mà việc xây dựng giả thuyết khơng địi hỏi một sự


18
phân tích q phức tạp và có thể kiểm tra giả thuyết bằng những thí nghiệm đơn
giản, sử dụng những dụng cụ đo lường mà học sinh đã quen thuộc. Trong nhiều
trường hợp, học sinh gặp khó khăn khơng 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 gai 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 xảy ra đúng như thường thấy trong tự nhiên để cho học sinh tự lực phát
hiện những tính chất hay những mỗi quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu.
Mức độ 2: GV tạo ra một hồn cảnh đặc biệt trong đó xuất hiện một hiện

tượng mới lạ, lôi cuốn sự chú ý của học sinh, gây cho họ sự ngạc nhiên, sự tò
mò; từ đó học sinh nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp.
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 được hồn
chỉnh, đầy đủ cần 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 mỗi quan hệ đơn giản nêu
trong các định luật là cả một nghệ thuật. Cần phải làm cho HS quen dần.
Mức độ 1: Dự đốn định tính: Trong những hiện tượng thực tế phức tạp,
dự đốn về ngun nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tượng, có thể có
rất nhiều dự đốn mà ta sẽ 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 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


19
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 đốn định lượng có thể dựa trên một số cặp số liệu được biểu trên
đồ thị, dựa trên dạng của đồ thị mà dự đoán mối quan hệ hàm số giữa hai đại
lượng .
Mức độ 3: Những dự đốn địi hỏi một sự quan sát chính xác, tỉ mỉ, một
sự tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm khơng có điều kiện thực hiện ở trên
lớp, tóm lại vượt quá khả năng của học sinh. 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 tốn
học. Thơng thường, ở trường phổ thơng các phép suy luận này khơng q khó.
Vì biểu hiện trong thực tế của các 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 được trực tiếp bằng các dụng cụ đo mà
phải tính tốn gián tiếp 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 rất ít yếu tố (2 đến 3 yếu tố); như
vậy hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ là gần đúng.
d. Giai đoạn 4
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.
Mức độ 1: Thí nghiệm đơn giản, học sinh đã biết cách thực hiện các phép
đo, sử dụng các dụng cụ đo.


20
Mức độ 2: Học sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lượng nhưng việc bố trí
thí nghiệm cho sát với điều kiện lý tưởng có khó khăn. GV 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 ở trường phổ thông. Trong trường
hợp này, GV mơ tả cách bố trí thí nghiệm rồi thông báo kết quả các phép đo để
học sinh gia công các số liệu, rút ra kết luận hoặc giáo viên thông báo cả kết
luận.
e. Giai đoạn 5
Những ứng dụng của các định luật thường có ba dạng: Giải thích hiện

tượng, dự đốn hiện tượng và chế tạo thiết bị đáp ứng một yêu cầu của đời sống
sản xuất.
Mức độ 1: Ứng dụng trong đó học sinh chỉ cần vận dụng định luật Vật lý
để làm sáng tỏ nguyên nhân của hiện tượng hoặc tính tốn trong điều kiện lý
tưởng.
Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã được đơn giản hố để có thể chỉ
cần áp dụng một vài định luật Vật lý.
Mức độ 3: Xét một ứng dụng kỹ thuật trong đó khơng chỉ áp dụng các
định luật Vật lý mà cịn cần phải có những giải pháp đặc biệt để làm cho các
hiện tượng Vật lý có hiệu quả cao, sao cho thiết bị được sử dụng thuận tiện
trong đời sống và sản xuất. 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 của Vật lý.
1.2.4. Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm [10], [12]
Như đã phân tích ở mục 1.2 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 thơng khơng có tham vọng làm cho học sinh hiểu và vận dụng trọn
vẹn phương pháp này mà chỉ bước đầu cho học sinh làm quen với PPTN bằng