mở đầu bằng phát kiến vĩ đại của Copernic (1543-1743) về thuyết Nhật tâm. Cuộc đấu tranh bảo vệ cho hệ Nhật tâm đòi hỏi những phép chứng minh dựa vào quan sát, thực nghiệm, có thể kiểm tra được trong thực tiễn nhằm thuyết phục con người. Vật lý học thực nghiệm, Vật lý học chân chính thay thế cho Vật lý học của Aristote ra đời. Người được coi là thủy tổ của khoa học này là Galilée (1564-1642).
Galilée cho rằng muốn hiểu biết thiên nhiên phải trực tiếp quan sát thiên nhiên, phải làm thí nghiệm, phải “hỏi thiên nhiên” chứ không phải hỏi Aristote hay hỏi kinh thánh và “phải để cho thiên nhiên phán xét mỗi khi con người tranh luận với nhau về thiên nhiên”[18]. Quan niệm của Galilée về phương pháp nghiên cứu Vật lý học mở ra một con đường mới trong quá trình nhận thức sáng tạo của khoa học Vật lý nói riêng và các môn khoa học tự nhiên nói chung. Đó là quá trình đi từ những sự kiện xuất phát có vấn đề dẫn đến đề xuất giả thuyết (xây dựng mô hình giả thuyết trừu tượng), rồi từ mô hình giả thuyết đó rút ra các hệ quả lý thuyết và từ các hệ quả lý thuyết đi đến sự kiểm tra chúng bằng thực nghiệm và ứng dụng chúng trong thực tiễn. Giai đoạn từ thế kỷ XVI đến thế kỷ XIX là thời kỳ mà Vật lý học thực nghiệm đạt được những thành tựu xuất sắc cùng với cuộc cách mạng kỹ thuật vĩ đại mà nó đã tạo ra.
Các đại biểu xuất sắc của Vật lý thực nghiệm, của những thành công của phương pháp mới trong thời kỳ này là: Torricelli (1608-1662), Pascal (1623-1662), Biot (1627-1691), Otto Guericke (1602-1685), Huygens (1629-1695), Newton (1642-1727), Faraday (1791-1867), Oersted (1777-1854), Hertz (1857-1894), Popov (1859-1906),…[14] Từ đầu thế kỷ XX đến nay, Vật lý học đi sâu vào thế giới vô cùng nhỏ (hạt nhân, hạt cơ bản,…) và thế giới vô cùng lớn (nguồn gốc và sự phát triển của vũ trụ…). Những quy luật của hai thế giới này khác hẳn những quy luật của Vật lý học cổ điển. Tuy nhiên, các lý thuyết của Vật lý học hiện đại cũng không phải chỉ là sản phẩm của tư duy trừu tượng mà vẫn bắt nguồn từ thực nghiệm. Và một lý thuyết mới được mọi người thừa nhận chỉ khi nó được kiểm nghiệm trong thực tiễn.
Như vậy, PPTN với tư cách là một phương pháp nhận thức khoa học đã ra đời và không những thành công trong sự phát triển của Vật lý học cổ điển mà vẫn còn có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu Vật lý học hiện đại. Nội dung của PPTN Galilée là người đặt nền móng đầu tiên cho PPTN, nhưng tự bản thân ông vẫn chưa tổng kết được phương pháp khoa học của chính mình. Các nhà khoa học sau này đã kế thừa phương pháp đó và tiếp tục xây dựng nó ngày một hoàn chỉnh hơn. Spaski đã nêu lên thực chất của PPTN của Galilée như sau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng một giả thuyết (dự đoán).
Giả thuyết đó không chỉ đơn thuần là sự tổng quát hóa các sự kiện thực nghiệm đã làm. Nó chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể. Bằng phép suy luận lôgic và bằng toán học, các nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến. Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra lại được, và nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định giả thuyết, biến giả thuyết thành định luật vật lý chính xác [18].
Theo tác giả Phạm Hữu Tòng thì “PPTN là một phương pháp nhận thức khoa học được thực hiện khi nhà nghiên cứu tìm tòi xây dựng phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm nhằm thu được những thông tin cần thiết cho việc xác lập hoặc kiểm tra một giả thuyết nào đó”[21]. Như vậy, khác với Spaski, tác giả Phạm Hữu Tòng xác định PPTN không phải là cả chu trình sáng tạo Vật lý mà chỉ có vị trí nhất định trong toàn bộ chu trình, ở đó nhà nghiên cứu tìm tòi xây dựng phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm nhằm thu được những thông tin cần thiết cho việc xác lập hoặc kiểm tra một giả thuyết nào đó. Tác giả Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hưng lại phân biệt PPTN theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp. Theo nghĩa rộng, PPTN có thể bao gồm từ những ý tưởng ban đầu của các nhà khoa học cho đến kết luận cuối cùng.
PPTN cũng có thể hiểu theo nghĩa hẹp sau đây: từ giả thuyết đã biết, suy ra một hệ quả và dùng thí nghiệm để kiểm tra hệ quả. Nhà vật lý thực nghiệm không nhất thiết phải tự mình xây dựng giả thuyết mà giả thuyết đó đã có người khác đề ra rồi nhưng chưa kiểm tra được[18]. Từ những ý kiến trên, chúng tôi cho rằng PPTN có thể hiểu theo nghĩa rộng hoặc nghĩa hẹp, tùy theo quan điểm của người xem xét, gắn với lịch sử Vật lý học, cũng như tùy theo mục đích cụ thể của người vận dụng nó trong dạy học. Trong phạm vi luận văn này, PPTN được hiểu là “Phương pháp nhận thức trong quá trình sáng tạo khoa học, chứ không phải là chỉ đơn thuần nói về cách thức tiến hành thí nghiệm kiểm tra một giả thuyết đã sẵn 13 có”.
Và bất luận phát biểu theo cách nào thì các yếu tố cơ bản của PPTN trong nghiên cứu khoa học cũng bao gồm các yếu tố sau: - Vấn đề cần giải đáp hoặc giả thuyết cần kiểm tra. - Xử lý một giả thuyết để có thể đưa nó vào kiểm tra bằng thực nghiệm. - Xây dựng (thiết kế) phương án thí nghiệm cho phép thu lượm thông tin cần thiết cho sự xác lập giả thuyết hoặc kiểm tra giả thuyết. - Tiến hành thí nghiệm và ghi nhận kết quả (quan sát, đo,.) - Phân tích kết quả và rút ra kết luận.
Khả năng vận dụng PPTN vào trong dạy học vật lý THPT a. Cơ sở tâm lý – giáo dục học Vận dụng PPTN trong dạy học vật lý, thực chất, là tổ chức cho HS hoạt động nhận thức một cách tích cực để tự mình tìm tòi, nghiên cứu mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành kỹ năng và phát triển năng lực sáng tạo. Do đó, cơ sở lý luận của nó chính là lý luận về “phát triển”, là tâm lý học phát triển. Thành tựu quan trọng nhất của tâm lý học phát triển thế kỷ XX, là hai lý thuyết phát triển nhận thức của Jean Piaget (Thụy Sĩ) và Lép Vưgốtxki (Liên xô cũ) [12].
Hai lý thuyết này đã được dùng làm cơ sở cho việc xây dựng chiến lược dạy học mới hiện nay. Trong học thuyết của Piaget, khái niệm cân bằng là công cụ quan trọng nhất, khái niệm này kéo theo khái niệm đồng hóa, thích ứng, thích nghi. Piaget cho rằng: sự phát triển là do con người tạo ra bằng cách đưa quá trình cân bằng từ thấp đến cao để khắc phục các trạng thái mất cân bằng, đạt đỉnh cao là cấu trúc lôgic toán. Có khi ông gọi là “cân bằng nhận thức”.
Cân bằng tâm lý không phải chỉ là cân bằng nhận thức được tạo ra theo cơ chế thao tác với đỉnh cao là thao tác tượng trưng, thao tác khái niệm mà chủ yếu là cân bằng được tạo ra theo cơ chế hoạt động quá trình cân bằng được tạo bởi hành động thực tiễn gắn bó, bao gồm hành động trí tuệ. Cân bằng không phải chỉ để con người sống còn mà chính để tạo lập ra cuộc sống, sáng tạo ra giá trị mới. Như vậy, Piaget đã đi vào quá trình phát triển trí tuệ với phương pháp tiếp cận duy vật biện chứng, tạo nên một cơ sở khoa học cho tâm lý học phát triển: tri thức nảy sinh từ hoạt động. Vấn đề giảng dạy và sự phát triển trí tuệ trong lứa tuổi HS đã được Vưgốtxki giải quyết một cách độc đáo và có hiệu quả dựa trên lý luận về “vùng phát triển gần” do ông đề xuất [12].
Vưgốtxki cho rằng sự phát triển nhận thức có nguồn gốc xã hội, chủ yếu thông qua sử dụng ngôn ngữ, đặc biệt trong bối cảnh tương tác với người khác (giao tiếp). Điều đó 14 có nghĩa là xã hội tạo điều kiện cho sự phát triển nhận thức. Theo Vưgốtxki: “Chỗ trẻ có khả năng thực hiện với sự giúp đỡ của người lớn – đó chính là vùng phát triển gần nhất của trẻ”. Ông nhấn mạnh “chúng tôi không ngần ngại khẳng định rằng dấu hiệu bản chất của dạy học là tạo ra vùng phát triển gần nhất, tức là khêu gợi sức sống của trẻ, đánh thức và đưa vào hoạt động hàng loạt các quá trình phát triển bên trong” [12].
Đối với hoạt động dạy học, điều đó có ý nghĩa thực tiễn to lớn là: với sự giúp đỡ của người lớn (GV), tổ chức cho trẻ hoạt động phù hợp, trẻ có thể đạt được năng lực cao hơn “điểm phát triển dừng” trước đó. Theo quan điểm này, dạy học không phải là phát triển mà việc dạy học có tổ chức đúng đắn sẽ kéo theo sự phát triển trí tuệ cao độ, tạo ra sự sống cho hàng loạt các quá trình phát triển, mà đứng ngoài dạy học không thể làm được. Những lý thuyết về sự phát triển trí tuệ của HS nói trên đều dẫn tới một chiến lược dạy học mới: dạy học bằng hoạt động, thông qua hoạt động của HS, qua tương tác giữa GV và HS, giữa HS với nhau. Theo chiến lược dạy học mới này, HS không còn ở thế thụ động tiếp thu mà đã trở thành chủ thể hoạt động nhận thức.
Bằng hoạt động, thông qua hoạt động mà chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực trí tuệ cũng như những quan điểm đạo đức, thái độ ứng xử. Trong luận văn này, chúng tôi dựa vào lý thuyết của Piaget và Vưgốtxki đã nói ở trên để tổ chức hoạt động nhận thức của HS theo hướng tích cực trong hoạt động nhận thức và góp phần phát triển năng lực sáng tạo khi dạy học chương “Cảm ứng điện từ” vật lý lớp 11. Khả năng vận dụng PPTN ở trường THPT xét từ đặc điểm tâm lý lứa tuổi Do sự phát triển nhảy vọt về mặt giải phẫu sinh lý, sự phát triển mạnh mẽ của hệ thần kinh, ở lứa tuổi THPT có những đặc điểm tâm lý nổi bật liên quan đến hoạt động học tập và sự phát triển trí tuệ, tạo nhiều điều kiện cho việc vận dụng PPTN trong dạy học Vật lý [7], [9]. Lứa tuổi THPT là giai đoạn quan trọng trong việc phát triển trí tuệ.
Do cơ thể được hoàn thiện nên tạo điều kiện cho phát triển trí tuệ.