bộ giáo dục và đào tạo

trờng đại học vinh

Lê quốc thịnh

Nghiên cứu sử dụng phơng pháp mô hình
trong dạy học chơng Thuyết động học
phân tử và chất khí lý tởng vật lý lớp 10
Trung học phổ thông
Chuyên ngành: Lý luận và phơng pháp dạy học vật lý
mã số : 60.14.10
cán bộ Hdkh: ts phạm thị phú

vinh 2005

1


lời cảm ơn
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ tình cảm biết ơn tới Cô giáo - Tiến sỹ Phạm Thị
Phú đã dành nhiều nhiệt tâm giúp đỡ, hớng dẫn tôi hoàn thành luận văn này!
Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa Sau Đại học,
các thầy cô giáo khoa Vật lý trờng Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi
trong học tập!
Tôi xin cảm ơn các thầy cô trong ban giám hiệu, tổ Vật lý trờng THPT Tĩnh
Gia II và anh chị em Cao học 11 chuyên ngành lý luận và phơng pháp dạy học
Vật lý trờng Đại học vinh đã giúp đỡ tôi trong thời gian qua!
Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên tinh thần giúp tôi hoàn thành
luận văn!
Vinh, ngày 01 tháng 01 năm 2006

Để đạt đợc mục đích đó, chúng ta cần phải nghiên cứu, áp dụng và liên tục
cải tiến các phơng pháp giảng dạy. Nền giáo dục của nớc ta hiện nay đã sử dụng
một số phơng pháp dạy học mang lại những hiệu quả nhất định nh phơng pháp
thực nghiệm, phơng pháp đàm thoại nêu vấn đề, phơng pháp diễn giảng...
Phơng pháp mô hình (PPMH) là một trong những phơng pháp nhận thức
khoa học và đã đợc vận dụng vào trong dạy học. Khi nghiên cứu những hiện tợng
Vật lý xảy ra trong thế giới vi mô, nhất là trong dạy học vật lý, chúng tôi đặc
biệt quan tâm tới PPMH.
PPMH ngày càng trở nên quan trọng không những trong Vật lý mà cả trong
những ngành khoa học tự nhiên và xã hội khác. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề

3


tài: Nghiên cứu sử dụng phơng pháp mô hình trong dạy học chơng Thuyết
động học phân tử và chất khí lý tởng vật lý lớp 10 trung học phổ thông .
2. Mục đích nghiên cứu
Sử dụng PPMH trong dạy học chơng Thuyết động học phân tử và chất khí
lý tởng nhằm góp phần nâng cao chất lợng dạy học vật lý trong trờng THPT.
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
- PPMH: Trong nghiên cứu vật lý và trong dạy học vật lý.
- Hoạt động dạy và học vật lý của giáo viên và học sinh ở trờng THPT.
- Quá trình dạy học vật lý chơng Thuyết động học phân tử và chất khí lý tởng lớp 10 THPT Tĩnh gia II.
4. Giả thuyết khoa học
- Có thể sử dụng PPMH ở các mức độ khác nhau để dạy học chơng Thuyết
động học phân tử và chất khí lý tởng.
- Việc dùng PPMH dạy học chơng Thuyết động học phân tử và chất khí lý tởng sẽ mang lại kết quả học sinh không những nắm vững sâu sắc kiến thức của
mình mà còn đợc bồi dỡng PPMH của nhận thức vật lý.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu lý thuyết về MH và PPMH trong nghiên cứu vật lý và trong dạy học

+ Sắp xếp lại nội dung một số vấn đề chơng Thuyết động học phân tử và
chất khí lý tởng để thực hiện dạy học theo PPMH.
+ Xây dựng, thiết kế các giáo án chơng Thuyết động học phân tử và chất khí
lý tởng theo PPMH.
+ Thực nghiệm s phạm: chúng tôi nhận thấy, có thể tiến hành dạy học chơng
Thuyết động học phân tử và chất khí lý tởng theo PPMH, nhờ đó học sinh làm
quen với PPMH -phơng pháp nhận thức quan trọng của vật lý học.
8. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, phần phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn
có 3 chơng sau:
Chơng 1: Cơ sở lý luận của đề tài
Chơng 2: Tổ chức dạy học chơng Thuyết động học phân tử và chất khí lý tởng
vật lý lớp 10 THPT theo PPMH.
Chơng 3: Thực nghiệm s phạm

5


Chơng 1.
Cơ sở lý luận của đề tài
1.1. Mô hình
1.1.1. Khái niệm về mô hình
Khái niệm mô hình đợc sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ thông dụng hàng
ngày với những ý nghĩa rất khác nhau. Trong các môn khoa học tự nhiên học
sinh thờng gặp mô hình tế bào, mô hình lò cao, mô hình động cơ đốt trong, tức là
vật chất có cấu tạo không gian giống nh vật mà ta cần nghiên cứu. Mô hình phân
tử, mô hình nguyên tử lại mô tả những vật thể mà ta chỉ biết đợc những tính chất
của chúng chứ không quan sát trực tiếp đợc. Mô hình quá trình dạy học, mô hình
bài học lại không phản ánh một vật thể nào cả mà phản ánh một sự kiện trừu tợng. Mô hình con ngời mới, mô hình nhà trờng phổ thông đợc hiểu là mẫu mực
mà ta phải vơn tới chứ không phải là phỏng theo một thực thể đang tồn tại.

mà hơn thế nữa, nó còn đợc dùng để tiên đoán những hiện tợng mới. Không có
chức năng tiên đoán này, mô hình mất đi vai trò quan trọng của nó trong khoa
học.
Ví dụ, chúng ta có thể sử dụng mô hình đờng cảm ứng từ trong dạy học về từ
trờng và hiện tợng cảm ứng điện từ (lớp 11). Mô hình đờng cảm ứng từ không
những biểu diễn đợc hớng mà còn cả độ lớn của lực từ ở mỗi điểm xung quanh
nam châm. Sử dụng mô hình đờng cảm ứng từ giúp ta phát hiện ra định luật cảm
ứng điện từ: dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một khung dây dẫn kín khi từ
thông qua thiết diện của khung dây biến thiên. Bằng mô hình đờng cảm ứng từ ta
còn có thể phát hiện ra một điều quan trọng là: không gian xung quanh dòng
điện cũng tồn tại từ trờng.
1.1.3. Tính chất của mô hình
Với t cách là một hệ thống phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tợng
nghiên cứu, một mô hình có những tính chất cơ bản sau đây:
a) Tính tơng tự với vật gốc:
Một hệ thống chỉ có thể đợc coi là mô hình của vật gốc khi có thể chuyển đợc
những kết quả nghiên cứu trên mô hình sang vật gốc. Nghĩa là nó có sự tơng tự
giữa mô hình và vật gốc. Sự tơng tự đó có thể là đồng cấu hoặc đẳng cấu.
Sự tơng tự có thể thuộc loại cấu trúc, khi đó sự tơng tự chủ yếu ở mối quan hệ
giữa các phần tử của hai hệ thống. Ví dụ mô hình ảnh của một vật trên võng
mạc: quan hệ giữa phần này và phần kia của ảnh phản ánh đúng quan hệ giữa hai
phần tơng ứng của vật. Cũng có thể là sự tơng tự về chức năng, nghĩa là các phân
tử tơng ứng của hai hệ thống có chức năng giống nhau nhng cấu trúc có thể khác
nhau. Ví dụ mô hình ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ và gơng cầu lõm dới những

7


điều kiện giống nhau là giống nhau và lại biết: có thể sử dụng một thấu kính hội
tụ làm vật kính trong chế tạo kính thiên văn. Từ đó, cũng có thể sử dụng gơng

c) Tính trực quan:
Trớc hết tính trực quan của mô hình thể hiện ở chỗ dễ dàng nhận biết bằng các
giác quan. Ta có thể cảm giác, tri giác trực tiếp trên mô hình, nhng nhiều khi
không làm đợc việc đó trên các hiện tợng thực tế.

8


Tính trực quan cũng thể hiện ở chỗ ta đã vật chất hóa những tính chất, những
quan hệ không thể trực tiếp tri giác đợc. Thí dụ lực hút, lực đẩy giữa các phân tử
đợc biểu diễn trên mô hình bằng cách gạch nối đậm hay mảnh, hoặc quy luật
chuyển động đợc biểu diễn bằng đồ thị vận tốc.
Khái niệm trực quan còn đợc mở rộng trong trờng hợp mô hình không trực tiếp
diễn tả hiện tợng thực tế mà so sánh với một hiện tợng thực tế khác mà ta có thể
tri giác bằng giác quan đợc. Ví dụ nh dùng mô hình sóng nớc để diễn tả sự giao
thoa của sóng ánh sáng mặc dù sóng ánh sáng hoàn toàn khác sóng nớc. Rõ ràng
mức độ trực giác gián tiếp loại này còn phụ thuộc vào vốn hiêủ biết của chính
chủ thể, do chủ thể đã tích lũy đợc từ trớc.

ý nghĩa của tính trực quan của mô hình trong dạy học thể hiện ở chỗ, làm cho
học sinh dễ hình dung các hiện tợng vật lý không thể quan sát trực tiếp đợc (Ví
dụ sử dụng con lắc lò xo để trực quan hoá quá trình xảy ra và sự biến đổi của các
đại lợng vật lý trong mạch dao dộng điện LC), dễ hiểu hơn các khái niệm trừu tợng (ví dụ khi minh hoạ các khái niệm dòng điện và hiệu điện thế, có thể dùng
dùng hình ảnh dòng nớc chảy để trực quan hoá các kiến thức trên).
d) Tính quy luật riêng:
Khi xây dựng mô hình, ngời ta dựa vào sự tơng tự của nó với tình huống vật lý
mà nó phản ánh. Nhng bản thân mô hình có những tính chất riêng của nó đợc
quy định bởi tính chất của các phần tử của nó và mối quan hệ giữa các phần tử
ấy. Mối quan hệ ấy tuân theo quy luật riêng, nhiều khi không còn giống những
quy luật chi phối mối quan hệ giữa các phần tử trong tình huống vật lý nữa.

Thí dụ: Mô hình máy bay, mô hình lò cao, mô hình động cơ đốt trong...Loại
mô hình này chỉ sử dụng ở giai đoạn thấp của quá trình nhận thức khi cần hình
thành những biểu tợng hoặc thu thập kiến thức có tính chất kinh nghiệm. Những
kiến thức thu đợc trên mô hình là những tính chất bên ngoài của hiên tợng, của
đối tợng thực.
B) Mô hình lý tởng ( hay mô hình lý thuyết)
Là những mô hình trừu tợng, trên đó về nguyên tắc ngời ta chỉ áp dụng những
thao tác t duy lý thuyết. Các phần tử của mô hình và đối tợng nghiên cứu thực tế
có thể có bản chất vật lý hoàn toàn khác nhau nhng hoạt động theo những quy
luật giống nhau. Các mô hình lý thuyết có thể có rất nhiều loại tùy theo mức độ
trừu tợng khác nhau.
a) Mô hình ký hiệu:
Là dạng cụ thể nhất của mô hình lý tởng. Đó là hệ thống những ký hiệu dùng
với t cách là mô hình: hình vẽ, sơ đồ, đồ thị, chữ cái, các công thức, phơng trình
toán học. Chúng tôi chú ý đặc biệt đến hai loại mô hình ký hiệu là mô hình toán
học và mô hình đồ thị.
a1) Mô hình toán học: Là những mô hình có bản chất khác với vật gốc, chúng
diễn tả những đặc tính của vật gốc bằng một hệ thức toán học. Chẳng hạn nh tất
cả những đại lợng q biến thiên thỏa mãn phơng trình: q+ 2q = 0 đều biến thiên
theo một quy luật dao động điều hòa. Bởi vậy có thể dùng công thức đó là mô
hình của mọi dao động điều hòa không phụ thuộc vào bản chất của dao động.
Mục đích của mô hình hóa là thay thế đối tợng nghiên cứu bằng phơng trình sao

10


cho có thể thu đợc những thông tin cần thiết một cách dễ dàng nhất. Bởi vậy có
thể ở giai đoạn đầu của quá trình nhận thức xuất phát từ những yếu tố quan sát đợc (lực đàn hồi) để xây dựng mô hình dao động cơ học, sau đó dùng mô hình để
nghiên cứu dao động điện không quan sát trực tiếp đợc.
Tuy mô hình toán có u điểm về sự chặt chẽ của toán học, có thể xét tới những


11


tính, nghĩa là hệ thống quy luật đã đợc mã hóa theo ngôn ngữ của máy, chơng
trình này có thể coi nh algorit của các hành vi của đối tợng nghiên cứu.
b) Mô hình biểu tợng:
Mô hình biểu tợng là dạng trừu tợng nhất của mô hình lý tởng. Những mô hình
biểu tợng không tồn tại trong không gian, trong thực tế mà chỉ có trong t duy của
ta. Ta chỉ nêu algôrit đã tạo ra mô hình rồi hình dung nó trong óc chứ không cần
làm ra mô hình cụ thể. Với sự hình dung đó ngời ta có thể hiểu đợc hành vi của
mô hình (và do đó của đối tợng cần nghiên cứu) bằng cách suy luận lôgic. Thí dụ
mô hình phân tử trong thuyết động học phân tử của chất khí. Mô hình này mang
nhiều đặc tính không thể diễn tả bằng một vật cụ thể hay một ký hiệu (quả cầu
đàn hồi, có lực hút, lực đẩy, chuyển động hỗn loạn v.v...).
Mô hình lý thuyết nhiều khi đợc vật chất hóa dới một dạng nào đó để hỗ trợ
cho quá trình t duy. Ví dụ mô hình cấu tạo chất: vật chất đợc cấu tạo từ những
hạt nhỏ bé, riêng biệt, giữa các hạt có khoảng cách. Hiện tợng quan sát đợc trên
mô hình ngô-vừng khi chúng đợc trộn lẫn vào nhau có thể chuyển sang vật gốc
rợu-nớc.
Trong vật lý học những mô hình lý thuyết có tác dụng to lớn đối với quá trình
nhận thức nên chúng giữ một vị trí quan trọng. Mô hình ký hiệu và mô hình biểu
tợng trong sáng tạo khoa học vật lý liên quan mật thiết với nhau và có ảnh h ởng
đến sự phát triển của nhau.
Tóm lại, chúng ta có thể xây dựng sơ đồ các loại mô hình nh ở hình 1 sau đây:
MÔ hình

MH vật chất

MH cấu trúc

(hoặc hệ vật thể) hoặc một hình ảnh (hoặc một hệ hình ảnh) trừu tợng hay một sơ
đồ lôgic.
Giả sử có một đối tơng A mà ta biết có những tính chất a 1, a2, a3...an+1 còn khi
nghiên cứu một đối tợng B ta chỉ mới thấy B có những tính chất a 1, a2, a3...an
giống nh đối tợng A ta có thể suy ra rằng B cũng có tính chất a n+1 nh đối tợng A
nếu nh giữa a1, a2, a3...an+1 có một quy luật lôgic gắn bó.
Rõ ràng sự suy luận tơng tự trên chỉ có tính chất là một giả thuyết, là nguồn
gốc trí thức mới. Những giả thuyết đó chỉ trở thành nhận thức khoa học khi
chúng đợc kiểm tra và xác nhận bằng thực nghiệm.
Sở dĩ sự suy luận bằng phép tơng tự đạt đợc những kết quả đáng tin cậy trở
thành một phơng pháp có hiệu lực trong khoa học vì theo Kedrốp: Sự tơng tự có
nguyên nhân sâu xa là sự thống nhất bản chất bên trong của những hiện tợng
khác nhau, sự thống nhất có tính tổng quát của các định luật chung chi phối
những định luật riêng.
Trớc hết chúng tơng tự với nhau vì chúng tuân theo những mối quan hệ nhân
quả. Dựa trên sự tơng tự giữa các hệ quả mà ngời ta có thể đa ra sự tơng tự giữa
các nguyên nhân và ngợc lại. D.Didorot đã viết Trong vật lý học, tất cả những
hiểu biết của chúng ta đều dựa vào sự tơng tự nếu sự giống nhau về hệ quả mà
không cho phép ta kết luận về sự giống nhau về nguyên nhân thì khoa học vật lý
sẽ ra sao? Có cần phải đi tìm nguyên nhân của tất cả các hiên tợng tơng tự
không loại trừ gì hết? Liệu điều đó có thực hiện đợc không? Y học và những lĩnh
vực thực nghiệm của vật lý sẽ nh thế nào nếu không có nguyên lý tơng tự đó...Có
thể rút ra đợc kết luận gì từ rất nhiều sự kiện, thực nghiệm và quan sát?.
Trong lịch sử khoa học, phơng pháp tơng tự đã dẫn đến nhiều phát minh vĩ đại.
Đa số những giả thuyết khoa học ngày nay đều đợc đề xuất dựa trên sự tơng tự

13


với những nguyên lý, những tiên đề hoặc những kết quả đã có từ trớc trong khoa

những thí nghiệm đó đợc sáng tạo để giải thích những vấn đề đặc biệt quan
trọng, bất kể là thực tế ta có thể thực hiện đợc thí nghiệm đó hay không. Dĩ

14


nhiên, điều quan trọng là thí nghiệm đó có thể thực hiện về nguyên tắc, mặc dù
kỹ thuật thực hiện của nó có thể rất phức tạp.
Trong phơng pháp mô hình lý tởng ngời ta đã biết trớc hành vi của mô hình
trong những điều kiện xác định. Điều ngời ta muốn biết thêm là hệ quả của
những hành vi đó nh thế nào.
Thí nghiệm tởng tợng thực chất là một thao tác lôgic chứ không phải là một
phơng pháp nghiên cứu khách quan, những kết quả trên mô hình phải đợc
chuyển đổi về đối tợng nghiên cứu (đối tợng gốc) xem có phù hợp.
d) Thực nghiệm kiểm tra:
- Nếu bản thân mô hình là một phần tử cấu tạo của nhận thức thì cần phải kiểm
tra sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu đợc từ mô hình với
những kết quả thu đợc trực tiếp từ đối tợng gốc. Nếu sai lệch thì phải điều chỉnh
ngay chính mô hình, có trờng hợp phải bỏ hẳn mô hình đó và thay bằng một mô
hình khác. Thí dụ mô hình cấu tạo phân tử khí lý tởng vừa là đối tợng của nhận
thức vừa là phơng tiện nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu trên mô hình đó đem áp
dụng vào khí thực có sai lệch với thực tế. Bởi vậy phải chỉnh lý mô hình khí lý tởng và phải xây dựng mô hình khí thực.
- Nếu bản thân mô hình không phải là đối tợng của nhận thức mà chỉ là phơng
tiện để nghiên cứu thì việc xử lý kết quả, hợp thức mô hình là phải phân tích
những kết quả thu đợc trên mô hình thành những thông tin về đối tợng nghiên
cứu (thí dụ nh mô hình kỹ thuật, mô hình toán học...) nếu những thông tin ấy
không phù hợp cũng phải chỉnh lý lại mô hình.
Trong nhiều trờng hợp mô hình chỉ phản ánh đợc một hay một số mặt của đối
tợng nghiên cứu, còn nhiều mặt khác thì không phảnThuyết
ánh đợc, thậm chí phản ánh

Mô hình
Xây dựng
mô hình:
-PP tơng tự
-Trừu tợng toán

Hợp thức
hoá mô
hình

Đối tợng của
nhận thức
15
Hình 2: Sơ đồ cấu trúc của PPMH


1.2.3. Vai trò của phơng pháp mô hình trong lịch sử vật lý
Trong lịch sử vật lý, PPMH đóng vai trò rất quan trọng trong việc xây dựng
và hoàn chỉnh các thuyết [18]. Không có mô hình về ête vũ trụ thì trong bối cảnh
lịch sử khoa học thế kỷ 19 không thể xây dựng đợc lý thuyết về các hiện tợng
điện từ. Macxoen dùng mô hình ête vũ trụ để xây dựng các phơng trình
Macxoen, Mặc dù đợc xây dựng từ mô hình cơ học là ête giả định nhng không
mang trong chúng một hệ số đặc trng nào cho môi trờng đó; trong những trờng
hợp này mô hình là phơng tiện, công cụ nhận thức tơng tự nh bộ giàn giáo để
xây dựng toà nhà, khi xây xong thì bộ giàn giáo bị dỡ bỏ, không cần quan tâm.
Lý thuyết Macxoen chính là các phơng trình Macxoen[16, 163].
Những mô hình đợc sử dụng đầu tiên trong vật lý học là mô hình vĩ mô (đơn
giản hoá các đối tợng vĩ mô cần nghiên cứu) (ví dụ chất điểm là mô hình trái đất
chuyển động quanh mặt trời); Từ giữa thế kỷ 19 xuất hiện rộng rãi các mô hình
vi mô (mô hình mô tả các đối tợng vi mô không quan sát trực tiếp đợc). Thế kỷ

a) Những u điểm:
Trớc hết, PPMH giúp ta hiểu rõ đối tợng nghiên cứu. Mô hình là vật đại diện,
trên đó ta sẽ tác động các thao tác lôgic và thực nghiệm. Rất nhiều hiện t ợng và
quá trình đợc giải thích rõ ràng thông qua mô hình. Ví dụ nh mô hình khí lý tởng
giải thích các định luật thực nghiệm về chất khí (định luật Bôilơ-Mariôt, định
luật Gayluyxac, định luật Saclơ).
Sự giải thích bằng mô hình là một hình thức cổ xa nhất trong khoa học. Ngời
ta coi những quy luật chi phối mô hình cũng là những quy luật của chính đối tợng nghiên cứu. Ngày nay, khi khoa học đi sâu vào thế giới vi mô không trực
tiếp quan sát đợc thì chức năng mô tả giải thích của mô hình càng có hiệu lực.
Nhiều khi cùng một đối tợng phải dùng đến nhiều mô hình mới giải thích đợc. Những mô hình này có thể có những tính chất trái ngợc nhau. Chẳng hạn nh
để giải thích sự truyền ánh sáng, trong vật lý học cổ điển, ngời ta dùng mô hình
hạt ánh sáng, nhng sau đó khi phát hiện ra hiện tợng giao thoa ánh sáng thì lại
dùng mô hình sóng ánh sáng để giải thích. Đối với vật lý cổ điển thì hai khái
niệm sóng và hạt là hoàn toàn khác biệt. Chỉ mãi đến đầu thế kỷ XX sau khi xây
dựng cơ học lợng tử, mô hình lỡng tính sóng hạt mới xoá bỏ đợc sự không tơng
thích đó.

17


Có trờng hợp một mô hình có thể dùng cho nhiều hiện tợng khác nhau về bản
chất. Ví dụ phơng trình sóng có thể là mô hình của sự lan truyền âm trong không
khí, của sự lan truyền sóng điện từ trong chân không, của chuyển động của
electron trong nguyên tử. Điều đó nói lên một lần nữa sự thống nhất của vật chất.
Xu hớng hiện đại của vật lý học là xây dựng những mô hình khái quát phản
ánh nhiều mặt của thế giới khách quan.
PPMH trong nhiều trờng hợp đã làm xuất hiện những lý thuyết mới. Chẳng
hạn mô hình sóng Đơbrơi đã dẫn đến cơ học lợng tử.
PPMH có thể giúp ta phát hiện ra những sự kiện mới cha biết. Đặc biệt, mô
hình toán học nhiều khi có tác dụng tiên đoán rất lớn. Chẳng hạn dựa vào phơng


ở nhà trờng phổ thông, chúng ta có thể sử dụng PPMH nh một phơng pháp
độc lập trong dạy học một số kiến thức vật lý. Việc giảng dạy vật lý không chỉ
giới hạn trong việc truyền thụ cho học sinh những tri thức của bộ môn này, mà
điều quan trọng hơn là qua đó hình thành ở họ năng lực nhận thức sáng tạo đối
với thế giới tự nhiên, năng lực phản ánh thế giới hiện thực [13]. Theo Jacques
Desautels: Ngời thầy dạy khoa học không chỉ truyền cho học sinh một số vốn
liếng lý thuyết mà còn hợp thức hoá và giá trị hoá ngay chính hoạt động khoa
học[29]. Do đó cần phải tạo điều kiện để cho hoạt động học tập càng giống
càng tốt đối với tiến trình xây dựng tri thức của các nhà khoa học vật lý. Làm đợc nh vậy, học sinh sẽ vừa tiếp nhận đợc tri thức, vừa tiếp nhận con đờng và nhập
cuộc vào con đờng xây dựng tri thức vật lý. Họ sẽ không mơ hồ trong việc phải
vợt qua những trở lực khoa học để hiểu đúng đắn bản chất và vai trò của các lý
thuyết khoa học và biết kiến tạo lý thuyết đó, nhằm hiểu đợc thế giới xung
quanh. Xuất phát từ những quan niệm trên đây, các nhà khoa học cho rằng cần
vận dụng PPMH đã và đang đợc dùng trong các lý thuyết bộ môn vật lý vào việc
giảng dạy bộ môn này trong nhà trờng[13].
Trong nghiên cứu khoa học vật lý, mô hình và PPMH có chức năng nhận
thức, nó giúp ta phát hiện ra những đặc tính mới, hiện tợng mới, quy luật mới.
Nếu xem xét quá trình học tập của học sinh là một quá trình hoạt động nhận thức
thì mô hình cũng có chức năng nh trong nghiên cứu khoa học vật lý. Ngoài ra
trong dạy học, nhiều khi học sinh không đủ khả năng xây dựng mô hình để thay
thế vật gốc trong nghiên cứu nhng giáo viên có thể sử dụng mô hình với mục
đích s phạm nh một phơng tiện trực quan nhằm làm cho học sinh hiểu rõ một vấn
đề nào đó.
Ví dụ nh trong nghiên cứu khoa học, những mô hình vật chất có vai trò rất
hạn chế vì nó ít mang lại những thông tin mới khi thao tác trên mô hình. Nhng
trong dạy học, nhiều mô hình lại có tác dụng quan trọng làm cho học sinh hiểu
đợc những cái không quan sát trực tiếp đợc, ví dụ nh mô hình cấu tạo bên trong
của động cơ nổ, mô hình chuyển động Braonơ. Dù ta có cho học sinh trực tiếp
quan sát một động cơ nổ còn nguyên vẹn thì họ cũng không thể thấy đợc cấu tạo

của học sinh một cách hợp lý vào các giai đoạn của PPMH.
1.3.2. Tổ chức dạy học theo phơng pháp mô hình
Nghiên cứu đặc điểm của hoạt động sáng tạo, chúng tôi thấy cần phải chuẩn
bị cho học sinh những điều kiện sau đây khi dạy học theo PPMH:
- Về mặt tâm lý: gây hứng thú, nhu cầu nhận thức, sẵn sàng đem hết sức mình
vào giải quyết nhiệm vụ nhận thức. Trong lý luận dạy học ta nói là đa học sinh

20


vào tình huống có vấn đề. Vấn đề này đợc đề cập đến nhiều trong những công
trình về dạy học nêu vấn đề.
- Về mặt vốn hiểu biết: xây dựng mô hình thực tế là dùng một hệ thống đã biết
để mô tả những đặc tính của đối tợng gốc. Nh vậy muốn xây dựng đợc mô hình
học sinh không thể không có một vốn hiểu biết cần thiết về những vấn đề có liên
quan. Chính giáo viên là ngời đã biết trớc muốn xây dựng mô hình cần phải có
những vật liệu nào, do đó có thể có biện pháp hợp lý để chuẩn bị trớc cho học
sinh đến mức cần thiết nhng tuyệt đối không phải là chuẩn bị một mô hình đã có
sẵn hoàn chỉnh.
Tập dợt cho học sinh vợt qua những khó khăn trong khi áp dụng PPMH là
một điều cần đặc biệt quan tâm. ở đây, chúng ta có thể vận dụng lý thuyết về
vùng phát triển gần của Lép Vgôtxki (1896-1934). Ông cho rằng, chỗ tốt nhất
của sự phát triển của trẻ em là vùng phát triển gần. Vùng đó là khoảng cách giữa
trình độ hiện tại của học sinh và trình độ phát triển cao hơn cần vơn tới. Nói một
cách hình ảnh là chỗ trống giữa nơi mà con ngời cần giải quyết vấn đề đang
đứng và nơi mà họ phải đạt đến và có thể thực hiện đợc với sự cố gắng nỗ lực
của bản thân dới sự giúp đỡ của ngời lớn hay của những ngời ngang hàng nhng
có khả năng hơn một chút. Không có con đờng lôgic để vợt qua chỗ trống đó,
nhng hoàn toàn có khả năng thu hẹp chỗ trống đó đến mức thích hợp để mỗi ngời có thể thực hiện một bớc nhảy vợt qua đợc. Tuy nhiên cũng phải dũng cảm tự
lực thực hiện một số lần (có thể thất bại), sau đó mới có kinh nghiệm thực hiện

trình độ khoa học của giáo viên và học sinh.
Bởi vậy chúng tôi nêu ra những hình thức khác nhau sử dụng phơng pháp mô
hình trong dạy học vật lý phổ thông theo mức độ yêu cầu cần đạt đối với học
sinh từ thấp đến cao.
Mức độ 1: Giáo viên trình bầy các sự kiện thực tế mà học sinh không thể
giải thích đợc bằng kiến thức cũ của họ, sau đó đa ra mô hình mà các nhà khoa
học đã xây dựng và vận dụng mô hình để giải thích các sự kiện trên. Học sinh có
phần thụ động tiếp thu, chỉ yêu cầu họ biết phân biệt mô hình với thực tế và làm
quen với cách sử dụng mô hình để giải thích thực tế. Ví dụ nh ở lớp 9 khi học về
điện, sau khi nêu một số hiện tợng gọi là nhiễm điện, giáo viên giới thiệu một số
điểm sơ bộ về mô hình cấu tạo nguyên tử và sử dụng mô hình đó để giải thích
hiện tợng nhiễm điện và dẫn điện.
Mức độ 2: Học sinh sử dụng mô hình mà giáo viên đã đa ra để giải thích một
số hiện tợng đơn giản tơng tự với hiện tợng đã biết. Thí dụ : sau khi đã biết mô
hình hai loại điện tích dơng và âm, sự tơng tác giữa chúng, giáo viên có thể hớng
dẫn học sinh vận dụng để giải thích vì sao hai lá của điện nghiệm lại xòe ra khi
tích điện cho điện nghiệm hoặc hiện tợng nhiễm điện do hởng ứng, bản chất của
dòng điện...
Mức độ 3: Học sinh sử dụng mô hình mà giáo viên đã đa ra để dự đoán hiện
tợng mới và đề xuất phơng án thí nghiệm kiểm tra.Thí dụ học sinh có thể sử
dụng mô hình cấu tạo chất, có thể tiên đoán nguyên nhân gây ra áp suất của chất
khí và làm đợc thí nghiệm để kiểm tra. Hoặc, khi vận dụng mô hình về áp lực lên

22


một mặt ở trong lòng chất lỏng, học sinh có thể tính đợc lực đẩy của chất lỏng
tác dụng lên một hình hộp chữ nhật nằm trong đó và tổ chức thí nghiệm để kiểm
tra lực đó.
Mức độ 4: Học sinh dới sự hớng dẫn của giáo viên tham gia vào cả bốn giai

lên mọi phía của thành bình, sự giãn nở của các chất theo nhiệt độ, các định luật

23


về khí lý tởng...Trong nhiều trờng hợp, có thể tổ chức cho học sinh quan sát thí
nghiệm kiểm tra những dự đoán trên.
Mức độ 5: Học sinh tự lực xây dựng lấy mô hình để giải quyết nhiệm vụ
nhận thức của mình. Thí dụ nh học sinh tự lực xây dựng mô hình đồ thị để xác
định công của lực đàn hồi, nhờ thế mà lập đợc công thức tính thế năng trong trờng hợp lực đàn hồi trong khi cha biết phép tính vi phân, tích phân.
1.3.4. Cấu trúc tài liệu giáo khoa theo phơng pháp mô hình
Việc học sinh thông hiểu, áp dụng sáng tạo các kiến thức vào tình huống mới,
phụ thuộc trớc hết là nội dung của chính môn học. Cấu trúc tài liệu giáo khoa và
phơng pháp trình bày tài liệu đó cũng có một ý nghĩa to lớn. Vấn đề lựa chọn nội
dung tài liệu giáo khoa , cấu trúc của tài liệu đó và phơng pháp trình bầy phải tùy
theo mục đích dạy học. Nếu chúng ta chỉ đơn thuần cho học sinh làm quen với
những nguyên lý mới, những định luật mới thì ta chỉ thông báo cho học sinh
những kết luận lý thuyết có sẵn mà các em sẽ phải sử dụng. Còn nếu chúng ta
đặt vấn đề không những thông báo mà cả giúp học sinh bồi dỡng phẩm chất đặc
trng của năng lực sáng tạo là thông hiểu kiến thức và áp dụng kiến thức vào tình
huống mới, tức là phát triển trí tuệ của học sinh trong quá trình dạy học thì
không phải bắt đầu việc trình bày tài liệu giáo khoa từ những lý thuyết có sẵn mà
không giải thích rằng chúng đợc rút ra từ những sự kiện ban đầu nào và tính chất
đúng đắn của lý thuyết đợc khẳng định bằng những thực nghiệm nào.
Chẳng hạn nh, khi dạy bài Dòng điện trong kim loại, giáo viên thờng bắt đầu
từ việc giải thích cơ cấu bên trong của các dây dẫn bằng kim loại. Các kim loại ở
thể rắn có cấu trúc tinh thể, chúng có thể đợc coi nh là một mạng không gian ion
chứa đầy các electron không liên kết với các hạt nhân nhất định. Tiếp theo đó
toàn bộ sách giáo khoa đợc xây dựng một cách suy diễn trên cơ sở của mô hình
đó.Cách trình bầy nh vậy dẫn đến tri thức của học sinh bị thiếu sót nhiều. Một

kiến.
Thâm niên dạy học ít hơn 10 năm: chiếm 40 % tổng số giáo viên đợc hỏi ý
kiến.
Số giáo viên nữ đợc hỏi: chiếm 63 % tổng số giáo viên đợc hỏi ý kiến.
2) Quan niệm mô hình theo nghĩa hẹp (chỉ là mô hình vật chất): 20/43 (chiếm
47%).
3) Quan niệm mô hình theo nghĩa đầy đủ (vừa là mô hình vật chất, vừa là mô
hình t duy: 23/43 (chiếm 53%).
4) Quan niệm mô hình chỉ là phơng tiện nhận thức: 22/43 (chiếm 51%).
5) Quan niệm mô hình chỉ là nội dung nhận thức: 7/43 (chiếm 16%).
6) Quan niệm mô hình vừa là phơng tiện, vừa là nội dung nhận thức: 14/43
(chiếm 33%).
7) Các mô hình thờng đợc giáo viên sử dụng trong dạy học: Mô hình chuyển
động Braonơ, mô hình đờng cảm ứng từ của nam châm thẳng, mô hình máy phát
điện xoay chiều 3 pha, mẫu nguyên tử Rơzơfo, mô hình đờng sức, mô hình đờng
cảm ứng từ và mô hình thuyết động học phân tử về cấu tạo chất.

25