1.3.1.Vai trũ của mụ hỡnh trong dạy học vật lý
ở nhà trường phổ thụng, chỳng ta cú thể sử dụng PPMH như một phương phỏp độc lập trong dạy học một số kiến thức vật lý. Việc giảng dạy vật lý khụng chỉ giới hạn trong việc truyền thụ cho học sinh những tri thức của bộ mụn này, mà điều quan trọng hơn là qua đú hỡnh thành ở họ năng lực nhận thức sỏng tạo đối với thế giới tự nhiờn, năng lực phản ỏnh thế giới hiện thực. Theo Jacques Desautels: “Người thầy dạy khoa học khụng chỉ truyền cho học sinh một số vốn liếng lý thuyết mà cũn hợp thức hoỏ và giỏ trị hoỏ ngay chớnh hoạt động khoa học”. Do đú cần phải tạo điều kiện để cho hoạt động học tập càng giống càng tốt đối với tiến trỡnh xõy dựng tri thức của cỏc nhà khoa học vật lý. Làm được như vậy, học sinh sẽ vừa tiếp nhận được tri thức, vừa tiếp nhận con đường và nhập cuộc vào con đường xõy dựng tri thức vật lý. Họ sẽ khụng mơ hồ trong việc phải vượt qua những trở lực khoa học để hiểu đỳng đắn bản chất và vai trũ của cỏc lý thuyết khoa học và biết kiến tạo lý thuyết đú, nhằm hiểu được thế
giới xung quanh. Xuất phỏt từ những quan niệm trờn đõy, cỏc nhà khoa học cho rằng cần vận dụng PPMH đó và đang được dựng trong cỏc lý thuyết bộ mụn vật lý vào việc giảng dạy bộ mụn này trong nhà trường.
Trong nghiờn cứu khoa học vật lý, mụ hỡnh và PPMH cú chức năng nhận thức, nú giỳp ta phỏt hiện ra những đặc tớnh mới, hiện tượng mới, quy luật mới. Nếu xem xột quỏ trỡnh học tập của học sinh là một quỏ trỡnh hoạt động nhận thức thỡ mụ hỡnh cũng cú chức năng như trong nghiờn cứu khoa học vật lý. Ngoài ra trong dạy học, nhiều khi học sinh khụng đủ khả năng xõy dựng mụ hỡnh để thay thế vật gốc trong nghiờn cứu nhưng giỏo viờn cú thể sử dụng mụ hỡnh với mục đớch sư phạm như một phương tiện trực quan nhằm làm cho học sinh hiểu rừ một vấn đề nào đú.
Vớ dụ như trong nghiờn cứu khoa học, những mụ hỡnh vật chất cú vai trũ rất hạn chế vỡ nú ớt mang lại những thụng tin mới khi thao tỏc trờn mụ hỡnh. Nhưng trong dạy học, nhiều mụ hỡnh lại cú tỏc dụng quan trọng làm cho học sinh hiểu được những cỏi khụng quan sỏt trực tiếp được, vớ dụ như mụ hỡnh cấu tạo bờn trong của mỏy phỏt điện một chiều, điện kế khung quay. Dự ta cú cho học sinh trực tiếp quan sỏt một động cơ nổ cũn nguyờn vẹn thỡ họ cũng khụng thể thấy được cấu tạo bờn trong của nú và hoạt động của cỏc van và bugi trong khi động cơ vận hành. Bởi thế trong dạy học, ta dựng mụ hỡnh động cơ đốt trong bổ dọc. Cũn với chuyển động Braonơ, vừa khụng quan sỏt được cỏc phõn tử nước chuyển động va chạm vào cỏc hạt phấn hoa, vừa khú hỡnh dung tại sao hạt phấn hoa lại chuyển động hỗn loạn. Mụ hỡnh chuyển động Braonơ dựng cỏc viờn bi sắt nhỏ được một cơ chế làm cho bắn lung tung hỗn loạn trong một hộp thuỷ tinh, cũn hạt phấn hoa là một vật trũn lớn. Quan sỏt vật trũn bị cỏc viờn bi nhỏ đập vào hỗn loạn theo mọi phớa, học sinh dễ dàng hiểu cơ chế chuyển động Braonơ, do đú hỡnh dung được cấu tạo phõn tử của nước. Như vậy mụ hỡnh vật chất cũng cú vai trũ quan trọng trong dạy học, đặc biệt là cỏc mụ hỡnh vật thể động, mụ hỡnh vẽ nhiều giai đoạn liờn tiếp hay mụ hỡnh trờn phim ảnh (được sử dụng ngày càng rộng rói).
Cũn đối với cỏc mụ hỡnh lý tưởng, tuy rất cú tỏc dụng trong hoạt động nhận thức nhưng nhiều khi đũi hỏi ở học sinh một trỡnh độ tư duy trừu tượng cao, một cơ sở thực nghiệm phong phỳ và kinh nghiệm bản thõn dồi dào mới cú thể xõy dựng được mụ hỡnh. V.G.Razumụpxki khi bàn về phương phỏp mụ hỡnh trong dạy học cũng nhận định rằng: “ở giai đoạn xõy dựng mụ hỡnh, vỡ việc tỡm ra những đối tượng trừu tượng thớch hợp cú thể thay thế cho sự vật, quỏ trỡnh, hiện tượng nghiờn cứu là rất khú, nờn thụng thường thỡ học sinh khụng thể tự làm được việc đú, tớnh tự lực của họ trong giai đoạn này bị hạn chế”.
Bởi vậy, trong dạy học ở trường phổ thụng, trong khuụn khổ bài học khụng cho phộp chỳng ta tổ chức quỏ trỡnh học tập sao cho học sinh hoàn toàn tự lực “khỏm phỏ lại” cỏc định luật vật lý, xõy dựng cỏc mụ hỡnh, nhưng cũng hoàn toàn đủ để cho họ được “trải qua” những giai đoạn của sự phỏt minh khoa học, hiểu được ý nghĩa của cỏc sự kiện xuất phỏt, vai trũ của mụ hỡnh, tầm quan trọng của sự kiểm tra bằng thực nghiệm những hệ quả lý thuyết. Núi cỏch khỏc, trong dạy học vật lý ở trường phổ thụng, ta ớt cú điều kiện ỏp dụng đầy đủ cỏc giai đoạn của PPMH để giải quyết một vấn đề nhận thức. Tuỳ theo hoàn cảnh cụ thể về trỡnh độ học sịnh, nội dung vấn đề, phương tiện thớ nghiệm mà định ra mức độ tham gia của học sinh một cỏch hợp lý vào cỏc giai đoạn của PPMH.