mở đầu của tư duy là tình huống có vấn đề, đến quá trình thực hiện các thao tác tư duy và cuối cùng là các sản phẩm của tư duy như khái niệm, phán đoán, suy luận đều sử dụng ngôn ngữ. Vậy, yêu cầu đặt ra là đi đôi với việc rèn luyện các thao tác tư duy, các kĩ năng suy luận logic là phải rèn luyện ngôn ngữ khoa học nói chung và ngôn ngữ vật lý nói riêng cho HS. Phương pháp bồi dưỡng Trước khi đưa ra phương pháp bồi dưỡng tư duy logic cho HS chúng ta cần phải chú ý một số vấn đề sau: Vì tư duy logic không được đưa vào phân phối chương trình học như một môn chính khóa. Do đó, không thể dạy cho HS các khái niệm, các quy luật cơ bản của logic học trước rồi sau đó HS mới áp dụng chúng trong quá trình nhận thức.
Hoạt động tư duy chỉ bắt đầu từ một vấn đề nên GV cần phải xác định được vấn đề cần giải quyết của bài học và hoạt động tư duy của HS chỉ tích cực khi vấn đề đặt ra kích thích và làm cho HS thích thú tìm hiểu vấn đề. Muốn vậy thì người GV phải tổ chức được tình huống có vấn đề. Các thao tác tư duy diễn ra trong óc của GV nên HS không thể quan sát GV thực hiện chúng như thế nào để bắt chước, và GV cũng không thấy HS thực hiện chúng như thế nào để uốn nắn và giúp đỡ. Tuy nhiên với mục đích chính bồi dưỡng tư duy logic cho HS thì việc chuyển từ suy nghĩ “thầm” thành suy nghĩ “nói” nghĩa là mô tả lại quá trình suy nghĩ của mình là rất quan trọng.
GV cần phải tường minh chuỗi suy luận của mình, mô tả cách thức tìm câu trả lời: đi từ dữ kiện đến ẩn số (tư duy tổng hợp) hay đi từ ẩn số (câu hỏi) đến dữ kiện (tư duy phân tích). Dựa vào những vấn đề đã phân tích ở trên thì việc rèn luyện các thao tác tư duy, kĩ năng suy luận logic phải được tiến hành bằng con đường kinh nghiệm và làm thật nhiều lần bằng cách giải quyết các tình huống có vấn đề. Như vậy, GV có thể rèn luyện các thao tác tư duy, phép suy luận logic cho HS bằng phương pháp sau: [20] a. Tổ chức quá trình học tập sao cho trong từng giai đoạn xuất hiện các tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy và suy luận logic mới có thể giải quyết vấn đề và hoàn thành nhiệm vụ học tập.
Muốn được như vậy GV không được cung cấp các kiến thức cho HS và HS thì chỉ ghi chép một cách thụ động mà HS phải tự lực chiếm lĩnh các kiến thức mới, phải tích cực tham gia vào quá trình học tập. Những tình huống phổ biến trong đó HS phải thực hiện các thao tác tư duy là: Nhận biết những dấu hiệu biểu thị đặc tính của sự vật, hiện tượng. Tìm những yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến của hiện tượng hoặc gây ra một biến đổi trong tính chất của sự vật hiện tượng. Xác định yếu tố nào là yếu tố quan trọng nhất tác động đến diễn biến của hiện tượng, của tính chất sự vật.
Tìm những dấu hiệu giống nhau và khác nhau trong các sự vật hiện tượng. Tìm những dấu hiệu chung, tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng. Rút ra kết luận chung sau khi quan sát nhiều hiện tượng, nhiều thí nghiệm. Nhận biết những biểu hiện cụ thể trong thực tế của các khái niệm trừu tượng, những mối quan hệ thực chất.
Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng. Dự đoán sự diễn biến của hiện tượng. Giải thích một hiện tượng. Bố trí một thí nghiệm để đo lường một đại lượng vật lý hay để kiểm tra một giả thuyết.
Để xây dựng tình huống vật lý tốt trước hết GV phải xác định rõ kiến thức cần xây dựng, mức độ và yêu cầu của kiến thức đó đối với HS. Từ đó xây dựng những câu hỏi cơ bản và dự kiến được những khó khăn mà HS gặp phải khi trả lời câu hỏi. Muốn như vậy GV phải vừa căn cứ vào tri thức khoa học cần dạy vừa phải căn cứ vào các quan niệm, kiến thức đã có của HS liên quan đến kiến thức cần xây dựng. Trên cơ sở của điều kiện thứ nhất, GV phải soạn thảo được một tình huống có vấn đề giao cho HS.
Đồng thời với việc soạn thảo tình huống có vấn đề GV phải chuẩn bị được các dữ liệu cung cấp và câu hỏi cho HS giúp HS nhận thấy rằng mình có thể giải quyết được nhiệm vụ được giao. Các câu hỏi thường dùng trong tình huống vật lý và các thao tác tư duy tương ứng được huy động khi HS trả lời: Các thao tác tư duy tương ứng Các câu hỏi thường dùng trong tình huống vật lý được huy động Quan sát thấy hiện tượng diễn biến như thế nào? Qua Phân tích những giai đoạn nào? Quan sát thấy một đại lượng vật lý, một tính chất của sự So sánh, khái quát hóa vật biến đổi như thế nào trong hiện tượng này, trong thí nghiệm này? Có gì giống nhau, khác nhau trong các thí nghiệm? So sánh Đối với các hiện tượng quan sát được có thể chỉ ra nguyên Trừu tượng hóa khái quát hóa nhân chung nào không? Có thể rút ra kết luận gì chung sau khi khảo sát các trường Khái quát hóa hợp nói trên? Trong những điều kiện cụ thể đã cho, ta có thể dự đoán Phân tích, so sánh, trừu tượng hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? Căn cứ vào đâu mà dự hóa, cụ thể hóa đoán được như vậy? Hiện tượng đang xem xét tuân theo định luật nào, quy tắc So sánh, phân tích nào? Giải thích vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế? Phân tích, so sánh Cần phải bố trí thí nghiệm như thế nào để tạo ra hiện tượng Phân tích, so sánh, cụ thể hóa mong muốn? Giữa đại lượng A và đại lượng B có mối quan hệ như thế Phân tích, so sánh, trừu tượng nào trong hiện tượng này? hóa, khái quát hóa Trên cơ sở của hai điều kiện trên GV dự định tiến trình định hướng giúp đỡ HS một cách hợp lí, phù hợp, đảm bảo cho HS giải quyết thành công từng bước một, điều này sẽ tạo cho HS một tâm trạng phấn khởi, kích thích cho HS giải quyết các nhiệm vụ khác cao hơn nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển tư duy của HS. Ngoài các điều kiện cơ bản trên GV cần lưu ý rằng một tình huống thích hợp là một tình huống có thể định hướng cho HS tự tìm tòi. Do đó, GV phải luôn có sự linh hoạt, luôn dựa vào đối tượng HS để có thể tổ chức, tìm ra được tình huống phù hợp với các đối tượng đó.
Trong quá trình thảo luận, hợp tác giữa GV và HS, giữa HS với nhau phải luôn tạo không khí thoải mái, dân chủ, thuận lợi cho HS bày tỏ ý kiến của mình. GV phải làm cho HS tin tưởng vào bản thân họ, khích lệ mỗi thành công dù là nhỏ của HS. Đồng thời phải có những thông tin phản hồi chính xác để giúp HS uốn nắn, sửa chữa những sai lầm của mình. GV phân tích các câu trả lời của HS để chỉ ra được chỗ sai trong khi thực hiện các thao tác tư duy, suy luận logic và hướng dẫn HS cách sửa chữa Những sai lầm HS thường gặp là do các nguyên nhân sau đây: Không nhận ra những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng; Không phát hiện ra những biến đổi bên ngoài của các sự vật, hiện tượng; Không nhận biết được những dấu hiệu bên ngoài của sự vật, hiện tượng có quan hệ với các khái niệm trừu tượng nào của vật lý; Không phân biệt những biến đổi có tính ngẫu nhiên và những biến đổi có tính quy luật; Không nắm được những khái niệm, những định luật vật lý cần thiết phải biết trước khi xây dựng một phán đoán hay một suy luận; Không thực hiện phép suy luận phù hợp với các quy tắc, quy luật của logic học.
Để sửa chữa những sai lầm đó của HS thì GV phải thực hiện một cách công phu, tỉ mỉ theo ba hướng: Bổ sung, ôn tập lại cho HS những kiến thức cần có đã được học; Tổ chức cho HS quan sát lại hiện tượng sau khi đã định hướng rõ hơn mục đích quan sát và kế hoạch quan sát; Yêu cầu HS phát biểu rõ từng giai đoạn của suy luận để phát hiện chỗ đúng, chỗ sai trong từng giai đoạn. GV có thể rèn luyện tư duy logic cho HS bằng cách hướng dẫn HS khái quát hóa kinh nghiệm thực hiện những phép suy luận logic dưới dạng một số quy tắc đơn giản Như đã nói trong quá trình tư duy HS phải sử dụng các suy luận, mà các suy luận này phải tuân theo các quy tắc, quy luật của logic học. Mặc dù ta không dạy tường minh các khái niệm và quy tắc của logic học nhưng thông qua việc dạy học vật lý ta vẫn có thể cho HS làm quen dần với các quy tắc, quy luật đặc thù của logic học dưới dạng đơn giản và được lặp đi, lặp lại nhiều lần đến một lúc nào đó HS sẽ tự thực hiện được các phép suy luận đó. Ví dụ như luận hai đoạn thường được dùng để: Dự đoán hiện tượng: dựa vào quy tắc hay định luật đã biết ta có thể dự đoán được là “Nếu có điều kiện A thì sẽ xảy ra hiện tượng B”.
Ví dụ: nếu có lực tác dụng lên vật thì vật sẽ biến đổi chuyển động. Giải thích hiện tượng: giải thích hiện tượng trong vật lý là nói rõ hiện tượng đó xảy ra theo định luật nào, do tính chất nào của sự vật hiện tượng chi phối. Dựa vào định luật, quy tắc đã biết ta đưa ra phán đoán “A chính là nguyên nhân duy nhất gây ra hiện tượng B”. Ví dụ: Vật biến đổi chuyển động vì chịu tác dụng của lực.
Hoặc suy luận quy nạp thường dùng để: Tìm nguyên nhân của hiện tượng: khi có hiện tượng A thì luôn có hiện tượng B, khi không có A thì không có B, vậy A là nguyên nhân của B. Tìm mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng vật lý: cho một đại lượng tăng hoặc giảm hai, ba, bốn lần rồi quan sát xem đại lượng kia biến đổi như thế nào.