4]
Vai trò của thí nghiệm trong DHVL
- Theo quan điểm lý luận nhận thức: Vai trò của thí nghiệm trong mỗi giai đoạn nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết của con người về đối tượng cần nghiên cứu. Trong dạy học Vật lý ở phổ thông thí nghiệm có các vai trò sau:
+ Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức:
Khi học sinh hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thì thí nghiệm được sử dụng như là một phương tiện phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập đối tượng nghiên cứu một cách chủ quan: thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sát, đo đạc được từ thí nghiệm để từ đó thu nhận những kiến thức đầu tiên về đối tượng cần nghiên cứu.
+ Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được. Trong nhiều trường hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác. Nhờ vậy, người ta sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn.
+ Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn. Trong việc vận dụng các tri thức lý 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 lý do về mặt kinh tế hay những nguyên nhân về mặt an toàn. Khi đó thí nghiệm được sử dụng như một phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn.
Thí nghiệm đặc biệt đóng vai trò quan trọng ở các phương pháp nhận thức phổ biến trong nghiên cứu Vật lý (PP thực nghiệm và PP mô hình).
- Theo quan điểm của lý luận dạy học.
+ Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; hình thành kiến thức, kĩ năng mới; củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh.
+ Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của HS Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo về Vật lý của học sinh. Bởi vì thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá trình Vật lý, soạn thảo khái niệm, định luật Vật lý, xây dựng các thuyết Vật lý, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của các kiến thức đã học.
Do thí nghiệm Vật lý là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vật lý nên mối quan hệ với các quá trình thí nghiệm, học sinh sẽ được làm quen và vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức này. Các kiến thức về phương pháp mà học sinh lĩnh hội có ý nghĩa quan trọng, vượt qua khỏi giới hạn môn Vật lý.
Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập Vật lý, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh.
Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh.
+ Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong DH Vật lý. Nhờ thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, các quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi được, có thể quan sát, đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức được nguyên nhân của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng với nhau.
Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu được những thông tin chân thực về các hiện tượng quá trình Vật lý. Kiểu thí nghiệm này đặc biệt phát huy tác dụng trong dạy học Vật lý có sử dụng phương pháp mô hình.
* Một số yêu cầu quan trọng đối với thí nghiệm Vật lý trong việc hỗ trợ tổ chức
hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của học sinh miền núi
- Thí nghiệm phải trình bày quá trình, hiện tượng Vật lý cần nghiên cứu xảy ra một cách ổn định (thí nghiệm phải thành công ngay và xảy ra như nhau trong các điều kiện giống nhau…) và chính xác.
- Trong thí nghiệm phải cho phép (tạo điều kiện) cho người nghiên cứu (học sinh ..) quan sát, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình, hiện tượng Vật lý cần nghiên cứu để có thể hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh.
- Phương pháp thực nghiệm là phương pháp nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên bằng cách chủ động tác động và thay đổi điều kiện tác động lên các đối tượng nghiên cứu.
- Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm
Đối tượng, hiện tượng nghiên cứu vấn đề nhận thức các giả thuyết thí nghiệm kiểm chứng kết luận vận dụng kiến thức ở mức độ thực nghiệm.
- Giai đoạn 1: GV mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm và nêu lên một câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, yêu cầu HS phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được.
- Giai đoạn 2: GV hướng dẫn, gợi ý HS xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu gọi là xây dựng giả thuyết.
- Giai đoạn 3: Từ giả thuyết dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra hệ quả, đưa ra mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý.
- Giai đoạn 4: xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ quả dự đoán có phù hợp với kết quả thực nghiệm không, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới.
- Giai đoạn 5: HS vận dụng kiến thức để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, thông qua đó giới hạn phạm vi áp dụng của kiến thức.
Vị trí của phương pháp thực nghiệm là ở chỗ từ các giả thuyết đã được đề xuất, các nhà nghiên cứu thực nghiệm sẽ xây dựng các phương án kiểm tra tính xác thực của các giả thuyết, chọn phương án tối ưu, vật chất hóa phương án thí nghiệm (tìm, chế tạo dụng cụ, thiết bị thí nghiệm) và tiến hành thí nghiệm, sau đó xử lí kết quả thí nghiệm, quy nạp rút ra kết luận về tính xác thực của giả thuyết.