a. Theo quan điểm của lí luận nhận thức
Theo quan điểm của lí luận nhận thức trong DHVL ở trƣờng phổ thông, TN có các chức năng sau:
- TN là phƣơng 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 ngƣời vào đối tƣợng cần nghiên cứu. Nếu HS hoàn toàn chƣa có hoặc có ít hiểu biết về vấn đề cần nghiên cứu thì TN đƣợc 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 dƣới và giai đoạn đầu của quá trình nhận thức một hiện tƣợng, quá trình Vâ ̣t lí nào đó thì TN đƣợc dùng để cung cấp cho HS những dữ liệu cảm tính (các biểu tƣợng, các số liệu đo đạc) về hiện tƣợng, quá trình Vâ ̣t lí này. Các dữ liệu trên, tạo điều kiện cho HS đƣa 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 lƣợng Vâ ̣t lí trong hiện tƣợng, quá trình Vâ ̣t lí đƣợc nghiên cứu.
- TN là phƣơng tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức mà HS đã thu đƣợc trƣớc đó. Trong nhiều trƣờng hợp, kết quả của TN phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đƣa ra những giả thuyết khoa học mới và kiểm tra lại ở những TN khác. Nhờ vậy, thƣờng ta sẽ thu đƣợc những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trƣớc đó. Bên cạnh đó, có một số kiến thức đƣợc rút ra bằng suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết. Trong những trƣờng hợp này, ta cần phải tiến hành TN kiểm tra tính đúng đắn của chúng.
- TN là phƣơng tiện của việc vận dụng tri thức đã thu đƣợc vào thực tiễn. - Trong việc vận dụng lí thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, ngƣời ta thƣờng gặp nhiều khó khăn do tính trừu tƣợng 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 đƣợc sử dụng nhƣ là phƣơng tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu đƣợc vào thực tiễn.
Ví dụ: để thiết kế các phƣơng tiện giao thông nhƣ tàu thủy, máy bay, ô tô,… các nhà kỹ thuật tiến hành TN với các mô hình vật chất thu nhỏ trên các kênh nƣớc 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 Vâ ̣t lí mới mà còn làm xuất hiện nhiều ngành kỹ thuật mới.
- Chƣơng trình Vật lí ở trƣờng phổ thông đề cập đến một loạt các ứng dụng của Vâ ̣t lí trong đời sống và sản xuất. Việc tiến hành TN tạo cơ sở để HS hiểu đƣợc các ứng dụng của những kiến thức đã học trong thực tiễn .
- TN là một bộ phận của các PPNT Vật lí.
Việc bồi dƣỡng cho HS các PPNT đƣợc dùng phổ biến trong nghiên cứu Vâ ̣t lí (PP thực nghiệm và PP mô hình) là một trong những nội dung của việc hình thành những kiến thức Vâ ̣t lí cơ bản ở trƣờng 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 tƣợng cần nghiên cứu thƣờng
đƣợc 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 phƣơng 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 tƣợng, một mối quan hệ đã đƣợc loại bỏ các yếu tố không quan tâm nên thƣờng không có trong tự nhiên.
+ PP mô hình gồm 4 giai đoạn sau:
Thu thập các thông tin về đối tƣợng gốc. Xây dựng mô hình.
Thao tác trên mô hình để suy ra các hệ quả lí thuyết. Kiểm tra hệ quả trên đôi tƣợng gốc.
Ở giai đoạn đầu của PP mô hình, các thông tin về đối tƣợng gốc thƣờng đƣợc thu thập nhờ TN. Thông qua TN, nhờ việc chủ động loại bỏ những yếu tố không quan tâm, tác động lên đối tƣợng, 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 tƣợng gốc, để đƣa ra đƣợc 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, ngƣời ta phải tiến hành các TN thực với nó. Ở giai đoạn 4, thông qua TN trên vật gốc, đối chiếu kết quả thu đƣợc từ mô hình với những kết quả thu đƣợc trực tiếp trên vật gốc, ta kiểm tra đƣợc 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 đƣợc 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, đƣa đến sự phát triển toàn diện cho ngƣời 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 ngƣời lao động mới nhƣ: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực…
- TN là phƣơng 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 phƣơng tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hay tập thể, qua đó góp phần bồi dƣỡng 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 tƣợng, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tƣ duy trừu tƣợng của HS, giúp cho HS tƣ duy trên những đối tƣợng cụ thể, những hiện tƣợng và quá trình đang diễn ra trƣớc mắt họ. TN Vâ ̣t lí làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tƣợng và quá trình Vâ ̣t 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 Vâ ̣t lí ở trƣờng 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 Vâ ̣t lí tránh đƣợc 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.