5) Quan niệm mô hình chỉ là nội dung nhận thức: 7/43 (chiếm 16%).
2.1.2.Thực nghiệm vật lý và xây dựng tri thức vật lý trong dạy học theo quan điểm khoa học luận hiện đạ
điểm khoa học luận hiện đại
Khoa học luận hiện đại đã dẫn đến một quan điểm mới mẻ về quá trình giảng dạy các khoa học. Nếu nh chủ nghĩa quy nạp trong dạy học tìm cách tổ chức các thí nghiệm để chứng tỏ sự hiển nhiên của các định luật thì lý luận dạy học hiện
đại đòi hỏi việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý phải quán triệt luận điểm cơ bản sau đây[14]:
Vật lý học cần đợc học tập với tính cách là một khoa học mô hình hoá. Những khái niệm đợc nghiên cứu trong vật lý học có đợc ý nghĩa của chúng từ trong hoạt động mô hình hoá. Quan sát và thực nghiệm đợc thực hiện trong quá trình xây dựng tri thức khoa học theo con đờng biện chứng: “Đề xuất vấn đề - suy đoán giải pháp - khảo sát lý thuyết và / hoặc thực nghiệm - kiểm tra vận dụng kết quả (xem xét tính có thể chấp nhận đợc của các kết quả tìm đợc) trên cơ sở vân dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm” (chứ không phải là đơn thuần theo con đờng kinh nghiệm cảm tính, quy nạp chủ nghĩa).
Quá trình xây dựng tri thức nh trên thể hiện mối liên hệ biện chứng giữa hành động lý thuyết và hành động thực nghiệm, giữa suy diễn và quy nạp, giữa t duy lôgic và t duy trực giác. Xét trên bình diện khoa học, quan sát và thí nghiệm chỉ có nghĩa trong mối liên hệ với lý thuyết. Chính lý thuyết đã cho phép tổ chức quan sát và thí nghiệm. Nhng chính nhờ quan sát và thí nghiệm mới có cơ sở đảm bảo tính hợp thức (tính có thể chấp nhận đợc) của lý thuyết và là cơ sở cho sự phát triển của các thuyết khoa học mới, một khi các thuyết cũ không còn phù hợp với thực nghiệm.
Dạy học vật lý phải làm sao đáp ứng đợc những đòi hỏi của nói trên của khoa học vật lý. Quá trình dạy học phải làm sao cho học sinh hiểu đúng đắn vật lý học, phân biệt cái mô hình và cái thực tế: các tri thức về thực tế khách quan đợc xem nh các mô hình hợp thức đợc xây dựng để biểu đạt thực tế đó: quá trình nhận thức khoa học thực tế khách quan là quá trình xây dựng mô hình của thực tế khách quan và hợp thức hoá mô hình đó (kiểm tra tính có thể chấp nhận đợc của mô hình, nhờ đảm bảo mối liên hệ biện chứng giữa hành động lý thuyết và hành động thực nghiệm, giữa suy diễn và quy nạp). Thực nghiệm vật lý trong dạy học nếu đợc sử dụng trong tiến trình xây dựng tri thức đáp ứng những đòi hỏi vừa nêu thì sẽ thoát khỏi sơ đồ quy nạp chủ nghĩa cổ truyền. Nó không còn chỉ là đóng vai trò chứng tỏ sự hiển nhiên của định luật. Thực nghiệm vật lý trong mối liên hệ biện chứng với lý thuyết, có vai trò quan trọng trong tiến trình xây dựng tri thức khoa học. Tiến trình đó gồm các pha sau:
a) Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về một cái còn cha biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhng hy vọng có thể tìm tòi xây dựng đợc.
b) Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành đợc để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm.
c) Khảo sát lý thuyết và / hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình (giải bài toán) rút ra kết luận lôgic về cái cần tìm và / hoặc thiết kế phơng án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lợm các dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm.
d) Kiểm tra vận dụng kết quả: Xem xét tính có thể chấp nhận đợc của các kết quả tìm đợctrên cơ sở vận dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lý thuyết và thực nghiệm.
Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có đợc nhờ suy luận lý thuyết (mô hình hệ quả lôgic) với kết luận có đợc từ các dữ liệu thực nghiệm (mô hình xác nhận) để quy nạp chấp nhận kết quả tìm đợc khi có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát từ khi thấy cha có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi, xây dựng cái cần tìm.
Sự đối chiếu các kết quả suy luận lý thuyết từ mô hình xuất phát và các kết quả thu đợc từ giá trị đo đợc trong thí nghiệm là sự thử nghiệm cơ bản về sự hợp thức của mô hình. Nếu không có sự phù hợp của các kết quả đó thì sẽ dẫn tới hoặc là phải xem lại điều kiện thí nghiệm, hoặc là phải xem lại sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát, đặc biệt là phải xem nó có tơng thích với trờng thực nghiệm quy chiếu hay không.
Nh vậy là thí nghiệm đợc thiết kế và tiến hành ở pha thứ ba và / hoặc thứ tứ của tiến trình xây dựng tri thức nói trên. Nhờ thí nghiệm thu đợc những dữ liệu cho phép xây dựng mô hình xác nhận và đối chiếu với kết quả suy luận lý thuyết (mô hình hệ quả lôgic). Một sự không ăn khớp của suy luận lý thuyết và kết quả thí nghiệm sẽ dẫn đến những sự điều chỉnh, sửa đổi cần thiết hoặc đối với mô hình, hoặc đối với thí nghiệm. Quá trình cứ diễn ra nh vậy một cách biện chứng cho tới khi xây dựng đợc mô hình hợp thức.
Trong dạy học, nếu tri thức khoa học đợc xây dựng nh vậy sẽ hình thành ở học sinh một cách hiểu không cứng nhắc, luôn luôn kiểm tra, tìm tòi phát triển tri thức, xây dựng tri thức ngày một sâu sắc hơn, mô hình sau khái quát hơn mô hình trớc.
Tóm lại, cần thiết phải nghiên cứu việc sử dụng thực nghiệm trong quá trình dạy học vật lý, sao cho phù hợp với khoa học luận hiện đại của vật lý: coi trọng
vai trò của thực nghiệm trong tiến trình xây dựng tri thức theo quan điểm mô hình hoá, đảm bảo mối liên hệ biện chứng giữa hành động lý thuyết và hành động thực nghiệm, giữa suy diễn và quy nạp trong quá trình xây dựng tri thức khoa học.