7. Đóng góp của đề tài
1.2.3.2.Vai trò của thí nghiệm Vật lý theo lí luận dạy học hiện đại
Hiện nay, mục tiêu của chương trình trung học không chỉ dừng lại ở việc trang bị kiến thức cho học sinh mà còn chú trọng hình thành ở họ năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tự hoạt động nhận thức. Quá trình hình thành năng lực sáng tạo của học sinh không chỉ được quan tâm ở khâu vận dụng kiến thức vào trong thực tiễn mà còn được chú trọng ngay trong khâu xây dựng kiến thức mới. Mục tiêu dạy học mới đó không thể tách rời kiến thức lý thuyết và kĩ năng thực hành mà xem nó là hai mặt của của một thể thống nhất của phẩm chất của học sinh. Với mục tiêu đó, thí nghiệm Vật lý cũng có vai trò mới – vai trò thí nghiệm đối với hoạt động nhận thức của học sinh. Cụ thể như sau:
- Thí nghiệm là phương tiện làm xuất hiện vấn đề cần phải nghiên cứu, kích thích sự tìm tòi suy nghĩ của học sinh: Thí nghiệm làm xuất hiện trước học sinh một hiện tượng mới lạ, xảy ra trái với suy nghĩ thông thường của học sinh và với vốn kiến thức đã có, học sinh không giải thích được. Như vậy, thí nghiệm giúp làm xuất hiện mâu thuẫn nhận thức, kích thích sự tò mò, nhu cầu hiểu biết, tức là thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề.
- Thí nghiệm là phương tiện hỗ trợ việc xây dựng giả thuyết: Trong nghiên cứu Vật lý, khi đứng trước một vấn đề hoàn toàn mới lạ, nếu người nghiên cứu chưa có một hiểu biết hay kinh nghiệm nào có liên quan thì khó có thể đưa ra được một dự đoán có căn cứ. Để tránh khỏi một dự đoán vu vơ, nhà nghiên cứu thực hiện một thí nghiệm thăm dò để xác định sơ bộ phương hướng diễn biến của hiện tượng, dựa trên đó làm cơ sở xây dựng giả thuyết. Thí nghiệm trong trường hợp này chưa khẳng định một điều gì cả mà chỉ gợi lên một hướng suy nghĩ. Tất nhiên, cùng một thí nghiệm cũng có thể gợi ra những suy nghĩ khác nhau, những dự đoán khác nhau. Đối với học sinh, vì chưa có nhiều kiến thức Vật lý và kinh nghiệm thì việc dùng thí nghiệm để tạo ra cho họ một số kinh nghiệm thực tế ban đầu, hỗ trợ cho việc xây dựng giả thuyết là rất quan trọng, nếu không thì nhiều trường hợp, học sinh sẽ rơi vào tình trạng hoàn toàn bế tắc.
- Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết: Trên con đường tìm tòi nghiên cứu để giải quyết vấn đề mới, nhà khoa học lúc đầu phải đưa ra câu trả lời dự đoán (giả thuyết). Giả thuyết đó tuy có căn cứ nhưng không chắc chắn vì không suy ra được từ những kiến thức đã biết. Vậy muốn biết giả thuyết đó có đúng không, nghĩa là có phù hợp với thực tế khách quan không thì bắt buộc phải làm thí nghiệm kiểm tra. Thực tiễn là tiêu chuẩn của chân lí. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với giả thuyết thì giả thuyết đó trở thành chân lý khách quan, trở thành kiến thức khoa học. Nếu không phù hợp thì phải bỏ đi và xây dựng giả thuyết mới.
Vì giả thuyết là mới mẻ, chưa từng có nên thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết cũng là mới mẻ, chưa từng có. Giả thuyết thường có tính trừu tượng khái quát, thí nghiệm lại chỉ là một biểu hiện trong một trường hợp cụ thể, với những điều kiện có thể quan sát được. Bởi vậy, trước khi làm thí nghiệm kiểm tra giả thuyết, cần phải đảm bảo rằng, lập luận suy từ giả thuyết khái quát ra biểu hiện cụ thể trong thí nghiệm phải chặt chẽ, không sai sót. Trong nhiều trường hợp, quá trình suy luận đó khá dài dòng, cần sử dụng cả lập luận lôgic và biến đổi toán học khá phức tạp, rất dễ phạm sai lầm. Như vậy, thí nghiệm không phải kiểm tra trực tiếp giả thuyết mà mà kiểm tra gián tiếp qua hệ quả của nó. Một giả thuyết có thể có nhiều hệ quả
trong những điều kiện khác nhau. Càng kiểm tra bằng thí nghiệm được nhiều hệ quả thì giả thuyết càng có giá trị cao. Đến một lúc, người ta phát hiện ra kết quả thí nghiệm không phù hợp với kết quả nào đó thì phải bổ sung, sửa đổi kiến thức cũ để xây dựng một kiến thức mới, trong đó kiến thức cũ như một trường hợp riêng.
Tính mới mẻ của thí nghiệm kiểm tra thể hiện ở nhiều mặt: sử dụng thiết bị mới, cách bố trí thí nghiệm mới, cách xử lý thí nghiệm đo lường, độ chính xác của phép đo…Bởi vậy, người nghiên cứu phải chế tạo ra dụng cụ thí nghiệm mới, đề xuất phương án thí nghiệm mới, nghĩ ra một phương án mới nâng cao tính hiệu quả, độ chính xác của thí nghiệm…
- Thí nghiệm là phương tiện để phát triển hoạt động nhận thức tích cực sáng tạo của học sinh. Bản thân thí nghiệm là khách quan, vô cảm với mọi người, nó không kích thích mà cũng không kìm hãm tư duy của học sinh. Có khi làm những thí nghiệm rất khó nhưng chỉ đòi hỏi khả năng thành thạo chứ không đòi hỏi thêm sự sáng tạo. Thí nghiệm chỉ có tác dụng phát triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh với sự tổ chức hướng dẫn của giáo viên. Trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề, giáo viên cần chú ý bồi dưỡng cho học sinh các yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như sau: năng lực đề xuất giả thuyết, phân tích mô tả các hiện tượng, quá trình Vật lý, tổng hợp các mặt, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hóa thành những kết luận tổng quát nhờ phép qui nạp, đối chiếu các kết quả này với giả thuyết (hoặc hệ quả) đã đề xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng, quá trình Vật lý, các ứng dụng trong sản xuất và trong đời sống của các kiến thức đã học. Để phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, cần tận dụng nhiều hình thức khác nhau của thí nghiệm, trong đó có thí nghiệm nhằm giải quyết các nhiệm vụ thiết kế - kĩ thuật. Quá trình làm việc tự lực với thí nghiệm của học sinh sẽ làm tăng hứng thú nhận thức, niềm đam mê nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh.
- Thí nghiệm là phương tiện đảm bảo sự phù hợp giữa lý thuyết và thực hành (tức là giữa lí luận và thực tiễn). Như ta đã thấy, sự suy luận lí thuyết thuần túy hay một thí nghiệm đứng riêng không kèm theo phân tích lí thuyết thì đều không thể cho phép
có được kết luận đúng đắn về bản chất hay quy luật của tự nhiên. Mặt khác, phải có lí luận chặt chẽ, sắc bén thì mới có thể dự đoán được những hệ quả cụ thể trong thực tiễn của những lí thuyết trừu tượng. Người nghiên cứu Vật lý theo phương pháp thực nghiệm phải luôn kết hợp cả hai mặt đó mới đạt được kết quả. Học sinh hoạt động nhận thức theo phương pháp đó sẽ đồng thời phát triển cả hai mặt: tư duy lí thuyết và khả năng thực hành. Cách sử dụng thí nghiệm đúng với vai trò của nó như trên sẽ tạo ra một lớp học sinh vừa có tư duy sáng tạo, vừa có khả năng thực hành giỏi.