CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ GẮN KẾT CUỘC SỐNG HỌC SINH 1. Thí nghiệm vật lí 1. Khái niệm thí nghiệm vật lí - Tác giả Nguyễn Đức Thâm định nghĩa: “Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới.”[9] - Theo tác giả Nguyễn Đăng Thuấn, TN vật lí có một số đặc điểm sau [8]: + Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết.
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 quan sát, đo đạc để thu nhận các 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 các đại lượng khác được giữ không đổi. + Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm). + Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác.
Điều này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc. + Có thể lặp lại được thí nghiệm. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lí phải diễn ra trong TN giống như ở các lần TN trước. Chức năng của thí nghiệm vật lí trong dạy học Khóa luận tốt nghiệp Lê Bích Liên 6 - Thí nghiệm vật lí đóng vai trò quan trọng trong việc dạy và học vật lí của giáo viên và học sinh.
Việc hiểu rõ chức năng của thí nghiệm vật lí giúp chúng ta hiểu được sử dụng thí nghiệm vật lí trong dạy học là điều cần thiết, đồng thời giúp chúng ta xác lập được sẽ sử dụng thí nghiệm ở giai đoạn nào, sử dụng như thế nào, sử dụng kiểu thí nghiệm nào trong quá trình tổ chức dạy học vật lí. - Quá trình dạy và học là một quá trình gồm hai hoạt động chính tương tác lẫn nhau là hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động nhận thức của học sinh. Chính vì vậy, cần phân tích chức năng của thí nghiệm vật lí trong dạy học trên hai quan điểm: Quan điểm lí luận nhận thức và quan điểm lí luận dạy học. - Theo quan điểm của lí luận nhận thức , trong Giáo trình thí nghiệm trong dạy học vật lí, thí nghiệm có các chức năng sau [10]: + Thí nghiệm là phương tiện để thu nhận tri thức: TN là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn.
Trong dạy học, TN là phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp người học trong việc tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết. Thực tế, trong dạy học nói chung và dạy học VL nói riêng, đối với những bài học có liên quan đến những hiện tượng, nếu GV giảng dạy theo lối thông báo TN thì HS sẽ thụ động tiếp nhận kiến thức, nhưng nếu dùng TN thì thông qua TN, HS không những tiếp thu kiến thức một cách một cách tự lực, mà qua đó làm cho HS tích cực, sáng tạo hơn trong hoạt động nhận thức, từ đó họ hăng hái tham gia vào công cuộc khám phá kiến thức mới thông qua TN. + Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức: Trong dạy học VL, TN là một trong những phương tiện tốt để kiểm tra kiến thức VL đã được khái quát hoá từ lí thuyết. Thực tế cho thấy, từ sự khái quát hoá lí thuyết rồi đưa ra TN để kiểm tra lí thuyết không những làm cho hoạt động nhận thức của HS tích cực hơn mà còn tạo được niềm tin về sự đúng đắn của kiến thức mà HS đã lĩnh hội.
Như vậy, TN đã góp phần tích cực vào hoạt động nhận thức của HS, kiểm chứng sự đúng đắn trong suy luận và những kiến thức mà HS thu nhận được. Khóa luận tốt nghiệp Lê Bích Liên 7 + Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn: Trong dạy học VL, TN không những có vai trò rất lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, thể hiện ở khía cạnh cung cấp kiến thức, rèn luyện thao tác chân tay, tác động đến giác quan của HS,. mà TN còn có một vai trò rất lớn khác trong việc giúp HS củng cố và vận dụng kiến thức một cách vững chắc. Các kiến thức VL được giảng dạy trên lớp cần phải được khắc sâu trong tiềm thức của HS, theo đó, HS phải thường xuyên củng cố và vận dụng kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, vấn đề này sẽ được thực hiện tốt nếu chúng ta biết vận dụng TN để giải quyết, TN VL giúp cho HS có điều kiện vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, từ đó xoá bỏ dần lối học vẹt, lí thuyết suông đã tồn tại nhiều năm trước đây.
+ Thí nghiệm là một bộ phận của phương pháp nhận thức vật lí: Đối với phương pháp thực nghiệm, thí nghiệm có mặt ở nhiều khâu: làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của các giả thuyết,. Đối với phương pháp mô hình, thí nghiệm giúp thu thập các thông tin về đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình, giúp kiểm tra tính đúng đắn của mô hình được xây dựng và chỉ ra giới hạn áp dụng của tri thức. - Theo quan điểm của lí luận dạy học, trong Giáo trình thí nghiệm trong dạy học vật lí, thí nghiệm có các chức năng sau [10]: + Thí nghiệm có thể được sử dụng trong hầu hết các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học: từ khâu đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của học sinh. Trong giai đoạn đề xuất vấn đề nghiên cứu, TN tạo điều kiện cho học sinh nhanh chóng tiếp cận mục tiêu nghiên cứu thông qua việc quan sát hiện tượng và thu thập số liệu từ thí nghiệm.
Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, TN cung cấp các số liệu làm cơ sở vững chắc để khái quát vật lí, kiểm chứng các giả thuyết hoặc các hệ quả logic của giả thuyết, từ đó hình thành kiến thức mới. Trong giai đoạn củng cố kiến thức, kĩ năng cho học sinh, TN có vai trò không những kiểm tra kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của học sinh mà còn đánh giá được khả năng tự lực, sáng tạo của học sinh trong quá trình thí nghiệm. Nhờ có TN, niềm tin vào kiến thức được hình thành, từ đó hình thành thế giới quan khoa học cho HS. Khóa luận tốt nghiệp Lê Bích Liên 8 + Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển toàn diện nhân cách của học sinh: Việc sử dụng TN trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện những phẩm chất và năng lực của HS, đưa đến sự phát triển toàn diện cho người học.
Trước hết, TN là phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo VL cho HS. Nhờ TN HS có thể hiểu sâu hơn bản chất VL của các hiện tượng, định luật, quá trình. được nghiên cứu và do đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn. Thông qua TN, bản thân HS cần phải tư duy cao mới có thể khám phá ra được những điều cần nghiên cứu.
Thực tế cho thấy, trong dạy học VL, đối với các bài giảng có sử dụng TN, thì HS lĩnh hội kiến thức rộng hơn và nhanh hơn, HS quan sát và đưa ra những dự đoán, những ý tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của HS sẽ được tích cực và tư duy của các em sẽ được phát triển tốt hơn. + Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh: Thông qua việc tiến hành TN, HS có cơ hội trong việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. TN còn là điều kiện để HS rèn luyện những phẩm chất của người lao động mới, như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực. Xét trên phương diện thao tác kĩ thuật, chúng ta không thể phủ nhận vai trò của TN đối với việc rèn luyện sự khéo léo tay chân của HS.
Trong dạy học VL, đối với những bài giảng có TN thì GV cần phải biết hướng HS vào việc cho họ tự tiến hành TN, có như vậy kiến thức các em thu nhận được sẽ vững vàng hơn, rèn luyện được cho các em sự khéo léo chân tay, khả năng quan sát tinh tế, tỉ mỉ hơn và chính xác hơn. Có như thế, khả năng hoạt động thực tiễn của HS sẽ được nâng cao. + Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập của học sinh: TN là phương tiện gây hứng thú, là yếu tố kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS học tập, nhờ đó làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức.