CHƯƠNG 1. BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VỚI VIỆC BỒI DƯỠNG TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1. Tư duy vật lý và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh trong dạy học 1. Tư duy vật lý Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn [12].
Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng. Bởi vậy, muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những bộ phận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố. Có như thế ta mới xác lập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lý dùng để đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng. Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phản ánh đúngthực tế khách quan không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn.
Để làm việc đó, ta phải xuất phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn. Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lý. Mặt khác, việc vận dụng những kiến thức vật lý khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theo hướng có lợi cho con người, thỏa mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người. Trong quá trình nhận thức vật lý như trên, con người sử dụng tổng hợp, xen kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lý luận, tư duy lôgic và những hình thức đặc thù của vật lý học như thực nghiệm, mô hình hoá.
Đặc điểm của tư duy vật lý 1. Tính có vấn đề của tư duy vật lý Trong những năm gần đây, nhiều vấn đề thuộc về bản chất tâm lý của quá trình tư duy được làm sáng tỏ, trong đó nổi bật nhất đó là luận điểm của X. Rubinstein về điểm xuất phát của quá trình tư duy. Theo ông “ Quá trình tư duy bắt đầu từ sự phân tích tình huống có vấn đề”.
Bởi vì, vấn đề do giáo viên đặt ra chưa chắc đã có tác dụng làm cho học sinh suy nghĩ, học sinh chỉ bắt đầu suy nghĩ và suy nghĩ say sưa khi họ được đặt vào tình huống có vấn đề. Trong quá trình học tập, nhận thức của HS thường ở mức độ tư duy tái tạo, nếu trong quá trình dạy học chỉ đơn thuần sử dụng tư duy tái tạo, thì sản phẩm của nó sẽ là những con người có thể hiểu biết thế giới chứ không thể cải tạo thế giới. Còn tư duy sáng tạo thường xuất hiện trong quá trình nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học. Vì thế để sản phẩm của quá trình dạy học là những con người năng động, sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giới thì trong dạy học cần phải rèn luyện, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS.
Để làm được điều này chúng ta phải tạo ra các tình huống dạy học mô phỏng quá trình nhận thức của nhà khoa học, luôn đặt học sinh vào các tình huống có vấn đề. Nhưng các tình huống có vấn đề đó phải được học sinh nhận thức đầy đủ, được chuyển thành nhiệm vụ của cá nhân, có nhu cầu giải quyết và nhận thức. Những dấu hiệu tình huống có vấn đề: - Phải chứa đựng một điều gì đó đã biết làm dữ liệu, và cho trước dữ liệu nào đó làm điểm xuất phát cho sự suy nghĩ, cho sự tìm tòi sáng tạo; - Nó bao hàm cái gì đó chưa biết, đòi hỏi phải có sự tìm tòi sáng tạo có sự tham gia hoạt động tư duy và có sự nhanh trí; - Thể hiện sự mới lạ tính không bình thường của bài toán nhận thức, nhằm kích thích hứng thú, tìm tòi của học sinh. Như vậy tình huống có vấn đề luôn chứa đựng cái mới, cái khác lạ nhưng phải phù hợp với mức độ của học sinh.
Mỗi bài tập thí nghiệm sẽ là một vấn đề, khi đọc đề bài học sinh sẽ đươc đặt vào tình huống có vấn đề, với tình huống có 10 vấn đề đó học sinh không thể nhận thức bằng con đường cảm tính mà đòi hỏi phải được giải quyết bằng phương pháp mới tức là phải tư duy. Tính trừu tượng và khái quát của tư duy Vật lý Tư duy vật lý phản ánh cái bản chất chung cho nhiều sự vật hiện tượng, đồng thời đã trừu xuất khỏi những sự vật hiện tượng đó. Nhờ tính chất trừu tượng và khái quát, tư duy có thể cho phép ta đi sâu vào bản chất và mở rộng phạm vi nhận thức sang cả những sự vật, hiện tượng cụ thể mới mà trước đây ta chưa biết. Như vậy, tư duy vật lý không chỉ giải quyết những nhiệm vụ hiện tại, mà còn nhìn xa vào tương lai, qua đó có thể xử lí kịp thời, phù hợp nhất và có khả năng cải tạo thế giới [17].
Tư duy Vật lý có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính Tư duy và nhận thức cảm tính có quan hệ chặt chẽ với nhau bổ sung cho nhau. Tư duy phải dựa trên tài liệu cảm tính, kinh nghiệm, cơ sở trực quan sinh động. Nhận thức cảm tính là một khâu của mối quan hệ trực tiếp giữa tư duy với hiện thực. Thiếu tài liệu cảm tính thì không có gì để tư duy.
Ngược lại tư duy và những kết quả của nó có ảnh hưởng mạnh mẽ chi phối các quá trình nhận thức cảm tính [17]. Tính gián tiếp của tư duy Vật lý Tư duy Vật lý giúp con người phản ánh những đối tượng không tác động trực tiếp vào các giác quan thông qua những dấu hiệu gián tiếp và ngôn ngữ, nhờ sử dụng những công cụ, phương tiện ngôn ngữ mà con người có khả năng tư duy phát hiện ra bản chất của sự vât hiện tượng, quy luật giữa chúng, đồng thời giúp mở rộng không giới hạn những khả năng nhận thức của con người. Tư duy Vật lý có quan hệ chặt chẽ với ngôn ngữ Tư duy liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ, ngôn ngữ là phương tiện, là hình thức biểu đạt của tư duy. Ngôn ngữ cố định lại các kết quả của tư duy, nhờ đó làm khách quan hóa chúng cho người khác và cho cả bản thân chủ thể tư duy.
Không có ngôn ngữ thì bản thân quá trình tư duy không diễn ra được, đồng thời các sản phẩm của tư duy cũng không thể sử dụng được. Tuy nhiên, tư duy vật lý không bằng lòng với lập luận chặt chẽ mà đòi hỏi có sự kiểm nghiệm trong thực tế[12]. Bồi dưỡng tư duy vật lý trong dạy học môn Vật lý ở trường THPT Một vấn đề lớn có tính chất bao trùm lên các luận điểm về phát triển tư duy, phát triển trí thông minh là luận điểm của C. Mác về vai trò của hoạt động thực tiễn đối với sự phát triển của trí tuệ cuả con người.
Mác và Ăngghen viết: “… một cuộc đời đa dạng , thì tư duy của cá nhân ấy cũng mang tính chất toàn diện như mọi biểu hiện khác của cuộc sống của cá nhân người ấy. Đối với những tư tưởng tiến bộ trong tâm lý học, đặc biệt là trong các nước xã hội chủ nghĩa, không những luận điểm trên được thừa nhận trên phương diện lý luận mà cả trong thực tế dạy học ở nhà trường. Vấn đề bản chất tâm lý của quá trình tư duy được làm sáng tỏ mà nổi bật đó là luận điểm của X.Rubinstein về điểm xuất phát của quá trình tư duy, ông viết: “ Quá trình tư duy bắt đầu từ sự phân tích tình huống có vấn đề”, là một đóng góp quan trọng trong việc hoàn thiện kho tàng lý luận về sự phát triển tư duy của người học sinh. Ta coi trọng việc tổ chức quá trình dạy sao cho có điều khiển từ bên trong, nghĩa là sinh động, hứng thú đối với HS, bởi vì mục đích của nhà trường ta là đào tạo thế hệ trẻ thành những con người mới xã hội chủ nghĩa, lao động và học tập một cách tự giác và sáng tạo.
Một yếu tố quan trọng để sáng tạo là hứng thú. Hứng thú gây ra sáng tạo và sáng tạo lại gây ra hứng thú mới. Bên cạnh việc rèn luyện cho HS tư duy sáng tạo, tâm lý học hiện đại không phủ nhận vai trò của trí nhớ, bởi lẽ đương nhiên là “ có bột mới gột nên hồ”, không thể sáng tạo từ chỗ không có gì. Nhưng chỉ ghi nhớ đơn thuần, không biết suy nghĩ vận dụng sáng tạo thì đó là kiến thức chết, vô dụng.
Vì vậy, để kiến thức cơ bản mà HS đã học được vận dụng một cách linh hoạt, đa dạng, không máy móc thì nhiệm vụ của người giáo viên vật lý là phải bồi dưỡng cho các em cách tư duy, lôgic mang tính khoa học và mang nét đặc thù của bộ môn vật lý. Bồi dưỡng lòng say mê, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết, yêu thích môn Vật lý của HS Tư duy là quá trình tâm lý diễn ra trong đầu HS. Tư duy chỉ thực sự có hiệu quả khi HS tự giác mang hết sức mình để thực hiện. Tư duy chỉ thực sự bắt đầu khi trong đầu HS xuất hiện một câu hỏi mà chưa có lời giải đáp ngay, khi họ gặp phải 12 mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một bên là trình độ kiến thức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới.