Vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm. Các khái niệm, định luật, thuyết vật lý đều được xây dựng trên cơ sở khảo sát phân tích các sự kiện thực nghiệm và được kiểm tra bằng thí nghiệm. Bởi vậy trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề, các thí nghiệm vật lý có vai trò rất quan trọng: Có thể tạo tình huống có vấn đề, giúp học sinh tìm tòi vấn đề, xây dựng tri thức mới.
Sau đây là một số đặc điểm của thí nghiệm vật lý:
- Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: Đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện cần quan sát đo đạc để thu nhận kết quả của sự tác động.
- Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi giữ các đại lượng khác không đổi.
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng những thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết.
- Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác.
- Có thể lặp lại thí nghiệm.
1.4.1. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý
1.4.1.1. Theo quan điểm của lý luận nhận thức
Thí nghiệm có các chức năng sau:
- Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức.
- Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được.
- Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn.
1.4.1.2. Theo lý luận 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 như đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh.
Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh.
1.4.2. Các loại thí nghiệm trong dạy học vật lý
Theo mục đích sử dụng thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông có thể chia làm hai loại sau:
Thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực tập. (i) Thí nghiệm biểu diễn.
(i1) Thí nghiệm biểu diễn là thí nghiệm được giáo viên tiến hành trên lớp, trong các giờ nghiên cứu các tính chất mới hoặc củng cố kiến thức của học sinh.
(i2) Thí nghiệm biểu diễn gồm các loại sau:
(+) Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết về hiện tượng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập của học sinh, lôi cuốn học sinh vào học tập nhận thức.
(+) Thí nghiệm nghiên cứu là thí nghiệm nhằm xây dựng hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới. Thí nghiệm nghiên cứu bao gồm: Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát, thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ, thí nghiệm củng cố.
(ii) Thí nghiệm thực tập: Theo vị trí và thời gian tiến hành thí nghiệm của học sinh, thí nghiệm thực tập có những loại sau:
(+) Thí nghiệm trực diện là thí nghiệm cho học sinh tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiên cứu kiến thức mới hoặc khảo sát minh hoạ trong tiết học ôn tập. Có thể tổ chức đồng loạt hoặc cá thể.
(+) Thí nghiệm thực hành là thí nghiệm được tiến hành sau khi học sinh đã học xong một chương, một phần. Học sinh tự làm thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
(+) Thí nghiệm quan sát vật lý ở nhà là thí nghiệm mà giáo viên cho từng học sinh hoặc nhóm học sinh thực hiện ở nhà mà không có sự giúp đỡ, kiểm tra trực tiếp của giáo viên. Đây là loại thí nghiệm đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, giữa hoạt động trí óc và chân tay. Qua đó phát huy khả năng sáng tạo và gây hứng thú cho học sinh sau khi thí nghiệm thành công hoặc hoàn thành công việc được giao.
1.4.3. Vai trò của thí nghiệm trong phương pháp thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm bao gồm bốn giai đoạn:
Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời. Đề xuất giả thuyết.
Từ giả thuyết dùng suy luận logic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra bắng thí nghiệm.
Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả thì giả thuyết chân thực, nếu không phù hợp phải đề xuất giả thuyết mới. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Như vậy thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của PPTN. Ở giai đoạn đầu đa số các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu được thu nhận trong các thí nghiệm. Đặc biệt ở giai đoạn cuối của PPTN việc kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả rút ra phải thông qua việc xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm.