a. Theo quan điểm của lí luận nhận thức
Theo quan điểm của lí luận nhận thức trong DHVL ở trường phổ thông, TN có các chức năng sau:
- TN là phương tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp của tri thức). - Vai trò của TN trong mỗi giai đoạn của quá trình nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết của con người vào đối tượng cần nghiên cứu. Nếu HS hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về vấn đề cần nghiên cứu thì TN được sử dụng để phân tích hiện thức khách quan và thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan.
- Trong DH Vật lí, nhất là ở các lớp dưới và giai đoạn đầu của quá trình nhận thức một hiện tượng, quá trình Vật lí nào đó thì TN được dùng để cung cấp cho HS những dữ liệu cảm tính (các biểu tượng, các số liệu đo đạc) về hiện tượng, quá trình Vật lí này. Các dữ liệu trên, tạo điều kiện cho HS đưa ra những giả thuyết, là cơ sở cho những khái quát hóa về tính chất hay mối liên hệ, có tính quy luật của các đại lượng Vật lí trong hiện tượng, quá trình Vật lí được nghiên cứu.
- TN là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức mà HS đã thu được trước đó. Trong nhiều trường hợp, kết quả của TN phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra những giả thuyết khoa học mới và kiểm tra lại ở những TN khác. Nhờ vậy, thường ta sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó. Bên cạnh đó, có một số kiến thức được rút ra bằng suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết. Trong những trường hợp này, ta cần phải tiến hành TN kiểm tra tính đúng đắn của chúng.
- TN là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn. - Trong việc vận dụng lí thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều định luật của các thiết bị cần chế tạo hoặc do lí do về mặt kinh tế hay những nguyên nhân về mặt an toàn. Khi đó, TN được sử dụng như là phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn.
Ví dụ: để thiết kế các phương tiện giao thông như tàu thủy, máy bay, ô tô,… các nhà kỹ thuật tiến hành TN với các mô hình vật chất thu nhỏ trên các kênh nước và các luồng gió…
- Lịch sử phát triển của Vật lí cũng cho thấy các TN cơ bản không chỉ dẫn đến hình thành những thuyết Vật lí mới mà còn làm xuất hiện nhiều ngành kỹ thuật mới.
- Chương trình Vật lí ở trường phổ thông đề cập đến một loạt các ứng dụng của Vật lí trong đời sống và sản xuất. Việc tiến hành TN tạo cơ sở để HS hiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã học trong thực tiễn .
- TN là một bộ phận của các PPNT Vật lí.
Việc bồi dưỡng cho HS các PPNT được dùng phổ biến trong nghiên cứu Vật lí (PP thực nghiệm và PP mô hình) là một trong những nội dung của việc hình thành những kiến thức Vật lí cơ bản ở trường phổ thông. TN đóng vai trò quan trọng ở cả hai PPNT Vật lí này.
+ Vai trò của TN trong PP thực nghiệm:
TN đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của PP thực nghiệm. Ở giai đoạn đầu, đa số các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu thường
được thu nhận trong các TN. Đặc biệt ở giai đoạn cuối của PP thực nghiệm, việc kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả rút ra phải thông qua việc xây dựng và thực hiện phương án TN (nếu kết quả TN phù hợp với kết quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực, nếu không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới) để nghiên cứu một hiện tượng, một mối quan hệ đã được loại bỏ các yếu tố không quan tâm nên thường không có trong tự nhiên.
+ PP mô hình gồm 4 giai đoạn sau:
Thu thập các thông tin về đối tượng gốc. Xây dựng mô hình.
Thao tác trên mô hình để suy ra các hệ quả lí thuyết. Kiểm tra hệ quả trên đôi tượng gốc.
Ở giai đoạn đầu của PP mô hình, các thông tin về đối tượng gốc thường được thu thập nhờ TN. Thông qua TN, nhờ việc chủ động loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tác động lên đối tượng, bố trí các dụng cụ quan sát, thu thập và xử lí số liệu, ta mới có thể tìm ra các thuộc tính, các mối quan hệ của đối tượng gốc, để đưa ra được mô hình phản ánh các mối quan hệ chính mà ta quan tâm. Ở giai đoạn 3 cho mô hình vận động (thao tác trên mô hình), đối với mô hình vật chất, người ta phải tiến hành các TN thực với nó. Ở giai đoạn 4, thông qua TN trên vật gốc, đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với những kết quả thu được trực tiếp trên vật gốc, ta kiểm tra được tính đúng đắn cỉa mô hình và rút ra giới hạn của mô hình.
b) Theo quan điểm lí luận DH
Chức năng của TN theo quan điểm lí luận DH:
- TN Vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình DH: đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, giải quyết vấn đề, củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của HS.
- Việc sử dụng TN trong DH góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của HS, đưa đến sự phát triển toàn diện cho người học.
- Qua tiến hành TN, học sinh có cơ hội trong việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục tổng hợp cho học sinh. TN còn là điều kiện học sinh để rèn luyện những phẩm chất của người lao động mới như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực…
- TN là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố kích thích tò mò ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đó làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức.
- TN là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hay tập thể, qua đó góp phần bồi dưỡng phẩm chất đạo đức của HS. Qua TN đòi hỏi HS phải làm
việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ đó có thể phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của các em.
- TN Vật lí góp phần làm đơn giản hóa các hiện tượng, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng của HS, giúp cho HS tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ. TN Vật lí làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và quá trình Vật lí, giúp HS dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài.
- Ngoài ra, TN Vật lí còn là một trong những PPDH Vật lí ở trường phổ thông. Đó là cách thức hoạt động của thầy và trò, giúp cho trò tự chiếm lĩnh kiến thức kĩ năng, kĩ xảo, đặc biệt là kĩ năng kĩ xảo thực hành. Thêm vào đó, TN còn có tác dụng giúp cho việc DH Vật lí tránh được tính chất giáo điều hình thức đang phổ biến trong DH hiện nay.
- TN Vật lí còn góp phần củng cố niềm tin khoa học nhằm hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho HS.
2.3. Sự â o i iệ ổ ô
2.3.1. Th nghiệm i u di n (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thí nghiệm biểu diễn được GV tiến hành ở trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiến thức của HS. Căn cứ vào mục đích lí luận DH của TN biểu diễn trong quá trình nhận thức của HS, TN biểu diễn gồm những loại sau:
- Thí nghiệm mở đầu là TN nhằm giới thiệu cho HS biết qua về hiện tượng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tậpcủa HS , lôi cuốn HS vào hoạt động nhận thức.
- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là TN nhằm xây dựng nhằm kiểm chứng lại kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới. TN nghiên cứu hiện tượng bao gồm:
+ Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát là TN cung cấp những số liệu thực nghiệm để khái quát hóa quy nạp để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả rút ra từ giả thuyết đã đề xuất ở đầu giờ học để từ đó xây dựng kiến thức mới.
+ TN nghiên cứu minh họa là TN nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lí thuyết dựa trên những phép suy luận logic.
- Thí nghiệm củng cố là TN nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học trong tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và đời sống, đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kỹ thuật. Thông qua đó, GV cũng có thể kiểm tra được mức độ nắm được mức độ nắm vững kiến thức của HS.
TN củng cố có thể được sử dụng không chỉ trong các tiết học nghiên cứu kiến thức mới mà còn trong những giờ luyện tập và hệ thống hóa kiến thức đã học.
2.3.2. Th nghiệm thực tập.
Thí nghiệm thực tập là TN do HS tự tiến hành trên lớp (trong phòng TN), ngoài lớp, ngoài nhà trường hoặc ở nhà với các mức độ tự lực khác nhau.
Có thể chia TN thực tập ra làm 3 loại:
a. Thí nghiệm trực diện.
Thí nghiệm trực diện là TN HS có thể tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiên cứu kiến thức mới, nhưng cũng có thể khi ôn tập trong tiết học bài mới hoặc trong tiết củng cố.
- Tùy vào mục đích sử dụng, TN trực diện có thể là TN mở đầu, TN nghiên cứu hiện tượng được tiến hành dưới dạng nghiên cứu khảo sát hay nghiên cứu minh họa và cũng có thể là TN củng cố.
- Thí nghiệm trực diện có thể được tổ chức dưới hình thức TN đồng loạt (GV chia HS trong lớp thành các nhóm, tất cả các nhóm HS cùng một lúc làm các TN như nhau với dụng cụ giống nhau để giải quyết cùng một nhiệm vụ) nhưng cũng có thể dưới hình thức TN cá thể (các nhóm HS cùng một lúc tiến hành các TN khác nhau thường với cùng một dụng cụ nhằm giải quyết các nhiệm vụ bộ phận, để đi đến một nhiệm vụ tổng quát).
b. Thí nghiệm thực hành
Thí nghiệm thực hành là loại TN do HS thực hiện trên lớp hay trong phòng TN mà sự tự lực làm việc cao hơn so với TN trực diện. HS dựa vào tài liệu in sẵn mà tiến hành TN, rồi viết báo cáo TN.
- Thí nghiệm thực hành Vật lí có thể có nội dung định tính hay định lượng, song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học và xác định các đại lượng Vật lí mà nội dung này không có điều kiện thực hiện ở dạng TN trực diện. - Do được tiến hành sau khi HS đã học xong một chương hay một phần của chương nên TN thực hành Vật lí thường có nội dung phong phú, mỗi bài TN thực hành từ 1 đến 2 tiết liền và đòi hỏi thiết bị hoàn chỉnh, phức tạp hơn so với TN trực diện. Ở TN thực hành, yêu cầu đối với HS cũng cao hơn ở TN trực diệ n, HS phải tự lực thực hiện các giai đoạn của quá trình TN, thực hiện nhiều thao tác, tiến hành nhiều phép đo, xử lí nhiều số liệu định lượng mới có thể rút ra các kết luận cần thiết. - Thí nghiệm thực hành có thể được tổ chức dưới một trong hai hình thức: TN thực hành đồng loạt và TN thực hành cá thể với nhiều phương án khác nhau. Và mỗi hình thức tổ chức trên đều có thuận lợi và khó khăn riêng. Ở hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành đồng loạt, ưu điểm nổi bật của nó là phát huy được tác dụng
của sự tương tác lẫn nhau giữa các nhóm HS, việc chỉ đạo của GV đơn giản hơn nhưng lại gặp khó khăn về việc trang bị đồng loạt cùng dụng cụ TN cho tất cả các nhóm HS. Ngược lại, ở hình thức tổ chức TN thực hành cá thể, tuy khắc phục được khó khăn này nhưng GV lại khó bao quát lớp, khó giúp đỡ kịp thời các nhóm HS khi gặp khó khăn.
c. Thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà
Thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà là bài làm mà GV giao cho từng HS hoặc các nhóm HS thực hiện ở nhà.
Khác với các loại TN khác, HS tiến hành TN Vật lí và quan sát trong điều kiện không có sự giúp đỡ, kiểm tra trực tiếp của GV. Vì vậy, TN này đòi hỏi cao độ tính tự giác, tự lực của HS trong học tập. Một điểm khác nữa là TN Vật lí ở nhà chỉ đòi hỏi HS sử dụng các dụng cụ thông dụng trong đời sống, những vật dụng dễ kiếm, rẻ tiền hoặc các dụng cụ đơn giản được HS tự chế từ những vật liệu này. Đặc điểm này tạo nhiều cơ hội để phát triển năng lực sáng tạo của HS trong việc thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ nhằm hoàn thành nhiệm vụ được GV giao cho.
Ngoài ra, loại TN này đòi hỏi ở HS sự kết hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, giữa hoạt động trí óc và hoạt động chân tay.
Với các đặc điểm nêu trên, TN và quan sát Vật lí ở nhà có tác dụng trên nhiều mặt đối với sự phát triển nhân cách của HS như: quá trình tự lực thiết kế phương án TN, lập kế hoạch TN, chế tạo hoặc lựa chọn dụng cụ, bố trí và tiến hành TN, xử lí kết quả TN thu được góp phần vào việc phát triển năng lực hoạt động, trí tuệ - thực tiễn của HS. Việc thực hiện và hoàn thành các công việc trên sẽ làm tăng rõ rệt hứng thú học tập của HS.
Khi sử dụng loại TN nghiệm này trong DH Vật lí, GV cần bố trí thời gian để HS báo cáo trước toàn lớp các kết quả đã đạt được, giới thiệu sản phẩm của mình, nhận được sự đánh giá của GV và tập thể cũng như động viên, khen thưởng kịp thời.
Trong đề tài này, tôi nghiên cứu việc sử dụng TN biểu diễn hỗ trợ việc áp dụng các PPNT khoa học. Sau đây tôi sẽ đi sâu vào nghiên cứu TN biểu diễn.
2.4. Y cầ về kỹ v ơ á d ọc ro việc sử dụ thí iệ biể diễ
2.4.1. Những yêu cầu chung khi s d ng TN
- Xác định rõ logic của tiến trình DH, trong đó việc sử dụng TN phải là bộ phận của quá trình DH, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức. Trước mỗi TN, phải đảm bảo cho HS ý thức được sự cần thiết của TN, hiểu rõ mục đích TN.
- Cần xác định rõ sơ đồ TN, các dụng cụ TN cần sử dụng, mục đích, phương án và tiến trình của TN (dụng cụ thiết bị nào? trình tự thao tác như thế nào? cần quan sát, đo đạc cái gì? để làm gì?)
- Đảm bảo cho HS ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả các giai đoạn TN bằng cách giao cho HS thực hiện các nhiệm vụ cụ thể. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Làm thử kĩ lưỡng mỗi TN trước giờ học, đảm bảo TN phải thành công, hiện tượng xảy ra rõ ràng, kết quả đo có độ chính xác cao.
- Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành TN phải thỏa mãn những quy tắc và kỹ