1.3. Vai trò của việc sử dụng phương tiện dạy học hiện đại trong dạy học thí nghiệm
1.4.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý
1.4.3.1. Thí nghiệm là nguồn cung cấp thông tin chính xác, dễ hiểu về các sự vật và hiện tượng
Trong tự nhiên, sự vật hiện tượng xung quanh chúng ta vô cùng đa dạng và phức tạp. Chúng không tồn tại một cách riêng lẻ, độc lập mà bao giờ cũng có sự ảnh hưởng của các sự vật hiện tượng khác lên chúng. Để nghiên cứu tính chất, đặc điểm của một sự vật hiện tượng nào đó một cách riêng biệt thì chỉ có thể dùng TN để nghiên cứu và thông qua TN thì sự vật mới hiện rõ bản chất của chúng.
Trong dạy học vật lý cũng vậy, đối với những bài học có liên quan đến những hiện tượng xảy ra trong thực tế mà HS có thể dễ dàng nhận ra từ kinh nghiệm đời sống, nếu GV dạy theo lối thuyết trình, thông báo thì HS tiếp thu một cách thụ động, giờ học trở nên buồn chán từ đó dẫn đến việc HS không hứng thú với môn vật lý. Bên cạnh đó, GV khi dạy theo phương pháp thông báo có thể làm rối rắm kiến thức khiến HS khó hiểu. Thay vào đó, thông qua một hay vài TN có thể bộc lộ được bản chất của sự việc hiện tượng cần nghiên cứu một cách chính xác, rõ ràng và súc tích. TN còn làm cho HS tích cực, sáng tạo hơn trong hoạt động nhận thức của bản thân, từ đó họ hăng hái tham gia vào công cuộc khám phá kiến thức mới và chỉ có TN mới đem lại cho họ sự tự tin vào kiến thức đã lĩnh hội được.[14]
Vậy, TN là nguồn cung cấp thông tin chính xác về các hiện tượng sự vật. Qua các bài học có TN, HS dễ dàng tiếp thu kiến thức với một tinh thần say sưa học tập và hứng thú hơn với môn học.
1.4.3.2. Thí nghiệm là phương tiện tốt để kiểm tra tính đúng đắn của kiến thức vật lý
Theo con đường biện chứng của hoạt động nhận thức thế giới khách quan mà Lê- nin đã chỉ ra, kiến thức chỉ thực sự là chân lí khi nó được thực tiễn kiểm nghiệm. Vì thế, có thể nói TN là hòn đá thử vàng của tri thức nói chung và tri thức vật lý nói riêng.
Theo quan điểm của lí luận nhận thức, một trong các vai trò của TN trong dạy học vật lý là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của các tri thức mà HS đã thu nhận được
trước đó. Trong nhiều trường hợp, kết quả của TN phủ định tính đúng đắn của các tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra các giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các 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 như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn [17].
Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, có một số kiến thức đã được rút ra bằng suy luận lôgic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết. Trong trường hợp này, cần phải tiến hành các TN để kiểm nghiệm lại chúng. Việc tiến hành các TN đó vừa là yêu cầu mang tính bắt buộc do đặc điểm thực nghiệm của khoa học vật lý, đồng thời nó còn có tác dụng xây dựng và củng cố lòng tin của HS vào kiến thức thu được.
Ví dụ: khi khảo sát dao động biên độ bé của con lắc lò xo nằm ngang, bằng lí thuyết, từ định luật II Niu-tơn và phương trình vi phân có thể rút ra biểu thức li độ của con lắc là một hàm điều hòa dạng sin. Để kiểm nghiệm kết quả này, GV cần sử dụng TN ghép nối với máy vi tính để HS quan sát đồ thị li độ của của dao động. Sau khi kiểm nghiệm, HS nhận thấy đồ thị dao động có dạng hình sin, từ đó các em mới tin tưởng vào kết quả thu nhận từ suy luận lí thuyết [6].
Ngoài ra, trong dạy học vật lý, do trình độ toán học của HS còn hạn chế hoặc do các thiết bị TN ở trường phổ thông không cho phép tiến hành các TN phức tạp, với các phép đo định lượng chính xác cao trong khuôn khổ thời gian của tiết học nên một số kiến thức khó có thể xây dựng bằng con đường lí thuyết cũng như thực nghiệm. Trong những trường hợp này, GV phải đưa ra những kết luận khái quát hóa do các nhà khoa học đã tìm ra và thông báo cho HS. Tuy nhiên, để giảm tính áp đặt, GV có thể tiến hành TN để minh họa kiến thức đã đưa ra trong một trường hợp cụ thể đơn giản [17].
Như vậy, trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS khi dạy học vật lý, trong điều kiện có thể, các kiến thức thu nhận được, đặc biệt là bằng con đường suy luận lí thuyết, phải được làm TN kiểm tra.
1.4.3.3. Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn
Trong tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong dạy học vật lý, việc vận dụng tri thức là khâu cuối cùng. Khi vận dụng tri thức, GV có thể cho HS giải quyết các bài tập tương tự, giải thích các hiện tượng liên quan hay dự đoán kết quả các TN trong đó
đòi hỏi HS phải sử dụng tri thức vừa học để lập luận, suy đoán. Ở đó, TN là một phương tiện để HS vận dụng tri thức vừa học.
Ngoài ra, một số ứng dụng của vật lý trong kĩ thuật cũng được SGK trình bày.
Khi đó, cần thiết phải tiến hành các TN để HS hiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã học vào thức tiễn. TN không những cho HS thấy được sự vận dụng trong thực tiễn của kiến thức vật lý mà còn là bằng chứng về sự đúng đắn của các kiến thức này [17].
Ví dụ, khi dạy bài Định luật Bec-nu-li, để HS biết được các ứng dụng của kiến thức trong hoạt động của bộ chế hòa khí, GV nên sử dụng TN để trình bày, minh họa cho nội dung này. Bởi vì nếu không sử dụng các TN, HS sẽ rất khó hình dung hoạt động của bộ chế hòa khí trong thực tế. Các TN như vậy sẽ giúp HS dễ tiếp thu kiến thức và hứng thú hơn trong học tập, góp phần nâng cao chất lượng học tập cho HS.
1.4.3.4. Thí nghiệm là phương tiện rèn luyện sự khéo léo cho học sinh, góp phần đánh giá năng lực và phát triển khả năng tư duy của học sinh
Dạy học không chỉ dừng lại ở phương diện truyền thụ kiến thức cho HS những tri thức của nhân loại mà còn một điều không kém phần quan trọng là rèn luyện cho HS các thao tác thực hành để từ đó HS có khả năng và điều kiện tiếp cận với các hoạt động thực tiễn.
Đặc biệt đối với môn vật lý là môn có rất nhiều TN cho nên việc khai thác các TN trong giờ dạy là cần thiết và nên phát huy. Những giờ học có TN, GV nên hướng GV vào việc họ tự tiến hành TN, như vậy kiến thức thu được mới vững chắc và kỹ năng thực hành cũng được nâng lên.
Trong những giờ thực hành, HS được chia nhóm để thiết kế phương án, lựa chọn và lắp ráp dụng cụ, tiến hành đo đạc, xử lý kết quả TN (bằng toán học và đồ thị), tính toán sai số, xác định nguyên nhân của sai số (nguyên nhân khách quan và chủ quan), tìm biện pháp làm giảm sai số.
Những hoạt động này góp phần quan trọng trong việc rèn luyện sự khéo léo chân tay, sự hoạt động tập thể và phân chia công việc, từ đó khả năng quan sát, phân tích của các em sẽ ngày càng tinh tế và tỉ mỉ hơn. Bên cạnh đó nó còn góp phần bồi dưỡng năng lực tư duy cho HS.
Như vậy, chính việc tự tay tiến hành các TN mà HS có thể thực hiện thao tác một cách thuần thục, khơi dậy ở các em sự tò mò khám phá những điều mới, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển động lực quá trình học tập của HS.