Các hiện tƣợng Vật lí xảy ra trong tự nhiên là vô cùng phong phú và phức tạp, không thể phân biệt đƣợc ảnh hƣởng của tính chất này với tính chất khác nhƣ thế nào. Trong khi các hiện tƣợng Vật lí xảy ra trong những điều kiện đƣợc tạo ra bởi con ngƣời, ngƣời ta tìm cách loại ra những yếu tố phụ ảnh hƣởng đến hiện tƣợng. Ngƣời ta cho thí nghiệm xảy ra trong những điều kiện đơn giản nhất, do đó làm cho các điều kiện tự nhiên xảy ra rõ ràng nhất, ít chịu ảnh hƣởng của yếu tố phụ, làm nổi bật các khía cạnh nghiên cứu.
Nhờ đó HS dễ dàng nhận ra các dấu hiệu đặc trƣng, dấu hiệu bản chất của sự vật và hiện tƣợng, để từ đó rút ra kết luận.
Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, do đó, TN đóng vai trò hết sức quan trọng trong DH Vật lí. TN Vật lí có các vai trò nhƣ sau:
- Thứ nhất, TN góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho HS
Thế giới quan là hệ thống tổng quát những quan điểm của con ngƣời về thế giới, về vị trí con ngƣời trong thế giới đó và về những quy tắc xử sự do con ngƣời đề ra trong thực tiễn xã hội, Thế giới quan có cấu trúc phức tạp, gồm nhiều yếu tố trong đó có hạt nhân là tri thức. Thế giới quan chứa đựng những nguyên tắc, quan điểm, niềm tin, khái niệm, biểu tƣợng về toàn bộ thế giới, bao gồm: về những sự vật, hiện tƣợng, về quy luật chung của thế giới, về chỉ dẫn, phƣơng hƣớng hoạt động của con ngƣời, một nhóm ngƣời trong xã hội nói chung đối với thực tại ( nhằm phát triển sao cho tốt hơn).
Thế giới quan chính là biểu hiện của cách nhìn bao quát đối với thế giới bên ngoài, cả con ngƣời và cả mối quan hệ của ngƣời với thế giới. Nó quy định thái độ của con ngƣời đối với thế giới và là kim chỉ nam cho hành động của con ngƣời. TN trong vai trò là một bộ phận quan trọng trong DH Vật lí sẽ từng bƣớc cung cấp và hệ thống hóa tri thức cho ngƣời học, qua đó củng cố niềm tin khoa học và hoàn thiện thế giới quan khoa học của mỗi ngƣời, tạo nên tƣ duy đúng đắn và tích cực.
Thông qua TN, lý thuyết đƣợc tái hiện một cách sinh động và đầy thuyết phục, tạo niềm tin khoa học vững chắc, tránh đƣợc sự giáo điều trong DH Vật lí.
- Thứ hai, TN giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của HS
HS khi bắt đầu học Vật lí, do kinh nghiệm đời sống hàng ngày đã có một số hiểu biết nhất định về hiện tƣợng Vật lí, những hiểu biết ban đầu ấy gọi là quan niệm HS. Tuy nhiên, những hiểu biết đó không thể xem là cơ sở để nghiên cứu Vật lí, vì cùng một hiện tƣợng, mỗi HS sẽ có một cách hiểu khác nhau. Mặt khác, đa số quan niệm HS đều sai lệch so với bản chất của hiện
tƣợng và quá trình Vật lí. Ngay cả khi những hiểu biết không sai lệch với bản chất Vật lí của sự vật, hiện tƣợng thì những quan niệm đó cũng không hoàn toàn chính xác và đầy đủ. Bên cạnh đó, chƣơng trình Vật lí trung học cơ sở chứa đựng những nội dung kiến thức hoàn toàn mới mẻ đối với HS. Do đó, trong DH Vật lí, GV cần phải có biện pháp khắc phục những quan niệm sai lầm của HS, giúp HS tiếp cận chính xác bản chất Vật lí của sự vật, hiện tƣợng. Đã có nhiều công trình nghiên cứu chứng minh đƣợc rằng một trong những biện pháp khắc phục quan niệm HS có hiệu quả nhất là sử dụng TN. Vì HS chỉ có thể tự giác từ bỏ những ý nghĩ sai lầm khi tự nhận ra những quan niệm của mình là vô lí, mâu thuẫn với thực tế. Thông qua TN, quan niệm HS sẽ dần dần đƣợc bộc lộ, qua đó, GV có kế hoạch điều chỉnh, khắc phục các quan niệm này cho ngƣời học.
- Thứ ba, TN là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS
Ngoài những TN do GV biểu diễn, minh họa, có những TN do HS tự mình tiến hành. Qua đó, HS có nhiều cơ hội để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo thực hành, từ đó có khả năng và điều kiện tiếp cận với hoạt động thực tiễn. Việc để HS tham gia vào các TN sẽ tạo điều kiện giúp HS thu nhận kiến thức một cách vững vàng hơn, tăng cƣờng rèn luyện sự khéo léo chân tay. Khi tự tay tiến hành các TN, HS sẽ nâng cao đƣợc khả năng thực hành, thao tác một cách thuần thục, ngoài ra, việc thu thập, xử lý số liệu sẽ góp phần hoàn thiện kĩ năng thực hành tổng hợp cho HS.
- Thứ tư, TN làm đơn giản hóa các hiện tượng Vật lí
Các sự vật, hiện tƣợng, quá trình Vật lí xung quanh ta diễn ra trong tự nhiên vô cùng phức tạp và đa dạng, có mối đan xen lẫn nhau. Do đó không thể nghiên cứu riêng lẻ một hiện tƣợng mà không có sự ảnh hƣởng của các hiện tƣợng khác lên chúng, hay nói cách khác là không thể tách riêng từng hiện tƣợng để quan sát, nghiên cứu. Sử dụng TN có thể làm đơn giản hóa các hiện tƣợng, kiểm soát đƣợc các quá trình, làm nổi bật các khía cạnh, phơi bày
rõ ràng bản chất của hiện tƣợng, quá trình cần nghiên cứu. Đối với các hiện tƣợng cần nghiên cứu mà chúng ta không thể tri giác trực tiếp bằng giác quan thì việc sử dụng TN làm mô hình để trực quan hóa là không thể thiếu đƣợc. Các hiện tƣợng, quá trình diễn ra trong TN làm đơn giản hóa các hiện tƣợng, quá trình thực, tuy nhiên vẫn đảm bảo cung cấp đầy đủ và chính xác tri thức, điều này tạo cho ngƣời học tiếp cận kiến thức một cách dễ dàng hơn.
- Thứ năm, TN góp phần tích cực hóa tư duy người học
DH không chỉ đơn thuần là truyền thụ những kiến thức phổ thông cơ bản, mà phải xây dựng cho HS một tiềm lực, một bản lĩnh thể hiện trong suy nghĩ, thao tác tƣ duy để tiếp cận với các vấn đề của thực tiễn. Thông qua TN, mọi giác quan của HS bị tác động mạnh và thƣờng xuyên trong quá trình học tập. Quan sát sự vật, hiện tƣợng TN không giống nhƣ quan sát trong tự nhiên, vì TN đã làm bộc lộ những mối quan hệ bản chất nhất, làm rõ các yếu tố cần quan sát có chủ định. Bên cạnh đó, sau khi quan sát TN, việc thu thập, phân tích, xử lý kết quả số liệu của HS đƣợc rèn luyện từng ngày, qua đó nâng cao khả năng tƣ duy của ngƣời học.
- Thứ sáu, TN có tác dụng bồi dưỡng các đức tính tốt cho HS
TN luôn đòi hỏi học sinh tính tỷ mỷ, thận trọng, trung thực, kiên trì, sự chính xác, tính kế hoạch, tinh thần tập thể, đoàn kết giúp đỡ nhau trong công việc và đó là những phẩm chất của con ngƣời lao động khoa học và sáng tạo. HS đƣợc trực tiếp tiến hành TN trong dạy học Vật lí thực sự đặt họ vào vai trò của ngƣời nghiên cứu, HS phải tự phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu, nêu ra giả thuyết khoa học, rút ra các hệ quả, đề xuất đƣợc phƣơng án và tự tiến hành đƣợc TN. Khi đƣợc tự tiến hành TN, HS đƣợc rèn luyện kỹ năng thu thập số liệu, đo đạc chính xác và xử lí số liệu một cách trung thực. Thông thƣờng mỗi phép đo trong TN Vật lí đều đƣợc thao tác nhiều lần, do đó tạo cho HS đức tính kiên trì và cẩn thận để sai số trong các lần đo là chấp nhận đƣợc.
- Thứ bảy, TN Vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình DH
Trong hầu hết các giai đoạn của quá trình DH, TN có vai trò là bộ phận của các phƣơng pháp nhận thức, có thể đƣợc sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình DH bao gồm: đề xuất vấn đề, vận dụng, củng cố, kiểm tra kiến thức của HS... qua đó từng bƣớc nâng cao hiệu quả DH Vật lí.