Những yêu cầu khi dạy về các mô hình lý tưởng trong vật lý
cho học sinh
Việc giảng dạy các mô hình trong vật lý dù là loại nào cũng cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Làm rõ giá trị của mô hình:
Các mô hình, dù là ở cấp độ trừu tượng cao hay thấp cũng đều có giá trị to lớn trong nhận thức (chức năng giải thích) và tư duy (chức năng tiên đoán):
- Các mô hình vật lý là công cụ để giải thích thực tại khách quan: Mô hình có mức độ trừu tượng càng cao càng có giá trị giải thích càng sâu sắc và có giá trị giải thích trong phạm vị thực tại càng rộng lớn.
- Các mô hình có giá trị tiên đoán
Ví dụ:
- Mô hình đường sức điện trường là cơ sở để nghiên cứu mô hình đường cảm ứng từ và sau đó là mô hình trường điện từ,
- Mô hình cấu trúc nguyên tử của Rutherford là cơ sở để nghiên cứu mô hình của Bohr và sau đó là mô hình lưỡng tính sóng – hạt của vi hạt...).
+ Làm rõ tính giả định (bản chất giả thuyết) của mô hình:
Mặc dù mô hình có giá trị giải thích và tiên đoán thực tại nhưng bản chất của nó là giả định, nó là kết quả của sự xây dựng, óc sáng tạo khoa học, nó sẽ luôn còn giá trị trong một phạm vi giải thích nhất định và ở mức độ sâu sắc nhất định nhưng nó có thể được thay bằng mô hình tốt hơn, có thể khác biệt hoàn toàn với mô hình trước đó và mô hình mới có thể có phạm vi giải thích rộng hơn bao trùm các mô hình trước đó, mức độ giải thích có thể sâu sắc hơn…
Vì thế khi dạy mô hình không nên gieo vào đầu học sinh sự tin tưởng tuyệt đối vào bất cứ mô hình nào, nhất là các mô hình biểu tượng, mà nên luôn chỉ cho họ thấy giá trị của nó song song với những khó khăn mà nó có thể gặp phải và nhất định sẽ có mô hình tốt hơn, phù hợp hơn để giúp người ta vượt qua khó khăn đó....
.





Dạy Mô hình đường sức điện trường
- Sau khi học về lực tương tác tĩnh điện sẽ xuất hiện câu hỏi cần giải đáp về môi trường truyền tương tác. Tham gia xây dựng khái niệm điện trường học sinh đã lĩnh hội được một cách biểu diễn bằng toán học cường độ điện trường gây bởi một điện tích điểm tại một điểm trong điện trường tĩnh.

,

Tuy nhiên khái niệm điện trường như một môi trường vật chất tồn tại ở mọi điểm xung quanh điện tích và là môi trường có cấu trúc (mạnh, yếu khác nhau ở các điểm khác nhau) là rất trừu tường với học sinh đầu lớp 11 vốn có trình độ tư duy trừu tượng chưa cao (trước đó họ mới được biết về môi trường không khí, môi trường vật chất có cấu trúc đồng đều). Mô hình đường sức sẽ giúp học sinh có hình dung trực quan hơn về điện trường đồng thời sẽ là cơ sở quan trọng để học sinh nghiên cứu về từ trường và cảm ứng điện từ sau này. Vì thế rất cần phải xây dựng mô hình đường sức đảm bảo những đòi hỏi của phương pháp mô hình để học sinh không lầm lẫn giữa mô hình và điện trường và để họ có thể tham gia tốt hơn vào việc nghiên cứu các mô hình có mức độ trừu tượng cao hơn.
- Đặt một điện tích điểm Q vào một điểm trong không gian, dịch chuyển điện tích thử q trong điện trường của Q. Nối các vị trí điểm đặt của hai điện tích ta được một hình ảnh các nửa đường thẳng đi từ điện tích Q ra xa theo phương bán kính tâm Q.
Hình ảnh này nói lên điều gì?
Thứ nhất: Nó cho ta biết phương và điểm đặt của lực tác dụng của điện tích Q lên điện tích thử q đặt trong điện trường của nó.
Nếu biết dấu của hai điện tích hình ảnh này còn cho biết chiều của lực tác dụng.
Như vậy, chỉ bằng một hình ảnh đơn giản như thế đã cho ta thông tin về 3 trong 4 yếu tố cần thiết để xác định lực tương tác giữa hai điện tích.
Vậy, hình ảnh trên liệu có thể cho ta biết điều gì về độ lớn của lực tác dụng hay không? Nếu có thì đây là một cách biểu diễn điện trường có giá trị không thua kém cách biểu diễn toán học (đại số) đã có mà lại có ưu điểm là “trực quan” hơn.
Thứ hai: Hình ảnh này cũng cho ta biết thông tin về độ lớn của lực tác dụng:
Quan sát kỹ hơn mô tả hình học này ta nhận thấy: các đường này mau hơn ở các vị trí gần Q và thưa hơn ở các vị trí càng xa Q, điều đó cho ta một liên tưởng tương tự là nó cũng giống như lực tương tác giữa hai