Đang tải... (xem toàn văn)
165 HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI: 10 18173/2354-1075 2019-0122 Educational Sciences, 2019, Volume 64, Issue 9, pp 165-176 This paper is available online at http://stdb hnue edu vn V Ậ N D Ụ NG TRIZ TRONG D Ạ Y H Ọ C CH Ủ ĐỀ STEM NH Ằ M PHÁT TRI ỂN NĂNG LỰ C SÁNG T Ạ O C Ủ A H Ọ C SINH Nguy ễn Văn Biên và Dương Thị Y ế n Khoa V ật lí, Trường Đạ i h ọc Sư phạ m Hà N ộ i Tóm t ắ t TRIZ đư ợ c vi ế t t ắ t b ở i c ụ m t ừ “Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch”, theo ti ế ng Nga có nghĩa là “L í thuy ế t gi ả i quy ế t các v ấ n đ ề sáng t ạ o”, đã đư ợ c nhi ề u nhà nghiên c ứ u trong và ngoài nư ớ c quan tâm Trong bài báo này, chúng tôi v ậ n d ụ ng TRIZ đ ể t ổ ch ứ c ho ạ t đ ộ ng d ạ y h ọ c ch ủ đ ề t ích h ợ p STEM nh ằ m phát tri ể n năng l ự c sáng t ạ o c ủ a h ọ c sinh Đ ể th ự c hi ệ n nghiên c ứ u, chúng tôi đã xây d ự ng và t ổ ch ứ c d ạ y h ọ c ch ủ đ ề STEM v ớ i các ho ạ t đ ộ ng h ọ c t ậ p có v ậ n d ụ ng TRIZ và th ự c hi ệ n nghiên c ứ u th ự c nghi ệ m v ớ i đ ố i tư ợ ng h ọ c sinh trung h ọ c cơ s ở ở Hà N ộ i Năng l ự c sáng t ạ o c ủ a h ọ c sinh trong nhóm đ ố i ch ứ ng và nhóm th ự c nghi ệ m đư ợ c đánh giá thông qua k ế t qu ả bài thi đánh giá ti ề m năng sáng t ạ o EPoC K ế t qu ả th ự c nghi ệ m sư ph ạ m cho th ấ y có s ự khác bi ệ t có ý nghĩa th ố ng kê gi ữ a l ớ p th ự c nghi ệ m và l ớ p đ ố i ch ứ ng v ề s ự phát tri ể n ti ề m năng sáng t ạ o T ừ khóa: TRIZ, ch ủ đề tích h ợp STEM, năng lự c sáng t ạ o, EPoC khoa h ọ c 1 M ở đ ầ u Để chu ẩ n b ị cho th ế k ỉ XXI năm 1996, Jacques Delors - ch ủ t ị ch Ủ y ban UNESCO v ề Giáo d ụ c cho th ế k ỉ XXI công b ố báo cáo “Họ c t ậ p: M ộ t tài s ả n ti ề m ẩn” đưa ra bố n tr ụ c ộ t l ớn như m ộ t tri ế t lí giáo d ục: “Học để bi ế t, h ọc để làm, h ọc để chung s ố ng, và h ọc để kh ẳng định mình” [1] “Khung tham chiếu các kĩ năng cầ n thi ế t cho th ế k ỉ 21” được đưa ra bở i P21 (Partnership for 21st Century Learning - m ộ t t ổ ch ứ c phi chính ph ủ , sáng ki ế n toàn c ầ u) v ớ i tr ọ ng tâm là 4 k ĩ năng: s áng t ạ o ( c reativity), p h ả n bi ệ n ( c ritical t hinking), c ộ ng tác ( c ollaboration), g iao ti ế p ( c ommunication) đã tr ở thành công c ụ tham kh ả o quan tr ọ ng trong chương trình giáo d ụ c t ạ i nhi ề u qu ố c gia Và “sáng t ạ o đư ợ c hi ể u m ộ t cách r ộ ng rãi như là m ộ t k ế t qu ả quan tr ọ ng c ủ a vi ệ c h ọ c” [2] Sáng t ạ o chính là m ộ t năng l ự c then ch ố t trong h ọ c t ậ p, lao đ ộ ng và rèn luy ệ n c ủ a th ế k ỉ XXI Giáo d ụ c STEM là m ộ t cách ti ế p c ậ n liên môn trong h ọ c t ậ p, ở đó nhữ ng khái ni ệ m h ọ c thu ật chính xác đượ c k ế t h ợ p v ớ i bài h ọ c th ự c ti ễ n khi h ọ c sinh v ậ n d ụ ng khoa h ọ c, công ngh ệ , kĩ thuậ t và toán h ọ c trong m ộ t b ố i c ả nh c ụ th ể , t ạ o nên s ự k ế t n ố i gi ữ a nhà tr ườ ng, c ộng đồ ng, vi ệ c làm và ho ạt độ ng kinh doanh toàn c ầ u cho phép s ự phát tri ể n nh ữ ng hi ể u bi ế t t ố i thi ể u v ề STEM và cùng v ớ i nó là kh ả năng cạ nh tranh trong n ề n kinh t ế m ới” [3] M ụ c tiêu d ạ y h ọ c trong ch ủ đề tích h ợ p STEM c ần đượ c g ắ n li ề n v ớ i vi ệc đáp ứ ng chu ẩ n ki ế n th ức, kĩ năng, thái độ c ủa chương trình giáo dụ c ph ổ thông hi ệ n hành và m ụ c tiêu phát tri ể n năng lự c và ph ẩ m ch ấ t c ủ a h ọc sinh trong chương trình giáo d ụ c ph ổ thông m ới đượ c ban hành tháng 12 năm 2018 Tính tích hợ p, liên môn c ầ n ph ải đượ c th ể hi ệ n rõ ràng thông qua m ụ c tiêu Ngày nh ậ n bài: 7/9/2019 Ngày s ử a bài: 20/9/2019 Ngày nh ận đăng: 27/9/2019 Tác gi ả liên h ệ : Nguy ễn Văn Biên Đị a ch ỉ e-mail: biennv@hnue edu vn Nguy ễn Văn Biên và Dương Thị Y ế n 166 và n ộ i dung d ạ y h ọ c B ố i c ả nh xây d ự ng ch ủ đề g ắ n li ề n v ớ i th ự c ti ễ n cu ộ c s ố ng, th ự c ti ễ n d ạ y h ọ c và phù h ợ p v ới điề u ki ệ n c ủ a h ọc sinh và nhà trườ ng [4] TRIZ là phương pháp giải quyết vấn đề sáng tạo, hay được còn gọi là l í thuyết giải c ác bài toán sáng chế, được đưa ra lần đầu tiên bởi Altshuller năm 1971 dựa trên việc nghiên cứu các phát minh sáng chế Vận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề tích hợp STEM là một ý tưởng nhằm giúp phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trung học cơ sở Chú ng tôi đã xây dựng quy trình vận dụng TRIZ trong chủ đề tích hợp STEM, sau đó lựa chọn chủ đề “Giao thông thông minh” để học sinh đề xuất các giải pháp giảm thiểu ùn tắc giao thông tại các ngã tư đường ở Hà Nội Để đánh giá hiệu quả tác động của nghiên cứu , chúng tôi sử dụng bài kiểm tra năng lực sáng tạo EPoC do Lubart và các cộng sự sáng tạo và nghiên cứu [5] TRIZ đượ c vi ế t t ắ t b ở i c ụ m t ừ “Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch”, theo tiế ng Nga có nghĩa là “L í thuy ế t gi ả i quy ế t các v ấ n đ ề sáng t ạ o” Genrich Altshuller (1929 - 1998) là cha đ ẻ c ủ a TRI Z Năm 1946, sau khi đ ọ c thông tin kĩ thu ậ t đư ợ c ti ế t l ộ trong 200 000 b ằ ng sáng ch ế t ừ kh ắ p nơi trên th ế gi ớ i, ông đã ch ọ n 40 000 b ằ ng sáng ch ế mà ông coi là sáng t ạ o và s ử d ụ ng các phương pháp quy n ạ p đ ể khám phá các gi ả i pháp c ủ a h ọ Sáng ch ế ho ặ c m ứ c đ ộ sáng t ạ o c ủ a các b ằ ng sáng ch ế không ph ả i t ấ t c ả đ ề u đ ế n t ừ các phương pháp th ử và sai Thay vào đó, có m ộ t logic có h ệ th ố ng trong s ự ph ổ bi ế n, l ặ p đi l ặ p l ạ i, và phát minh sáng t ạ o trên các b ằ ng sáng ch ế ông đã ki ể m tra [6] Điể n hình c ủa TRIZ đượ c nh ắc đế n là b ả ng ma tr ậ n mâu thu ẫ n và 40 nguyên t ắ c sáng t ạ o Theo Altshuller n ế u có mâu thu ẫ n, các y ế u t ố gây xung độ t ph ải đượ c lo ạ i b ỏ M ọi đổ i m ới đề u phát sinh t ừ vi ệ c khám phá ra nh ữ ng mâu thu ẫ n có v ấn đề Và gi ả i quy ế t v ấn đề sáng t ạ o là c ả i thi ệ n m ộ t ho ặ c nhi ều tính nă ng trong khi không làm gi ảm các tính năng khác Có 39 tính năng h ệ th ống thườ ng g ặ p ph ả i mâu thu ẫ n kĩ thu ậ t và 40 nguyên t ắ c gi ả i pháp sáng t ạo tương ứ ng đượ c t ổ ch ứ c thành ma tr ậ n 39x39 (t ứ c là ma tr ậ n mâu thu ẫ n) Các c ộ t d ọ c c ủ a ma tr ậ n mâu thu ẫ n là các đặ c tính kĩ thu ật có xu hướng kém đi, trong khi các hàng ngang là các đặc điể m kĩ thu ật mà các có xu hướng đượ c c ả i thi ệ n Gi ả s ử r ằ ng khi m ộ t nhà thi ế t k ế tìm cách c ả i thi ện đặ c tính kĩ thu ật A, đặ c tính kĩ thu ật B kém đi, các mô tả t ạ i nút giao gi ữ a c ộ t d ọc và ngang đó có th ể đượ c s ử d ụng để tìm nguyên t ắ c sáng t ạ o c ầ n thi ết để gi ả i quy ế t v ấn đề [7 , 8] B ốn mươi nguyên tắ c (th ủ thu ậ t) sáng t ạ o là nh ữ ng công c ụ đượ c s ử d ụng để gi ả i quy ế t mâu thu ẫ n kĩ thu ật Chúng cũng là các phương pháp cơ bản đượ c s ử d ụng để v ậ n hành các h ệ th ố ng công ngh ệ ho ặc các cơ chế n ộ i t ạ i c ủ a chúng [9] Hiện nay, việc vận dụng TRIZ vào trong dạy học định hướng giáo STEM đã được nghiên cứu ở một số nước phát triển, tuy nhiên các nghiên cứu mới chỉ được thực hiện với đối tượng là sinh viên kĩ thuật, học sinh các trường đào tạo nghề [10] TRIZ đã được áp dụng thành công trong việc giải quyết các vấn đề sáng tạo trong sáng chế, mà trong dạy học theo định hướng giáo dục tích hợp STEM, học sinh cũng cần đưa ra các giải pháp cho việc tạo ra sản phẩm phục vụ nhu cầu thực tiễn, vậy có thể áp dụng TRIZ vào dạy học định hướng giáo dục tích hợp STEM Theo m ột định nghĩa đượ c ch ấ p nh ậ n r ộ ng rãi c ủ a nhà tâm lí h ọ c [11] , năng lực là “khả năng nhậ n th ứ c và nh ững kĩ năng mà cá nhân sở h ữ u ho ặ c có th ể ti ếp thu để gi ả i quy ế t các v ấ n đề c ụ th ể , và s ử d ụ ng kh ả năng và mức độ s ẵ n sàng v ề m ặt độ ng c ơ, ý chí, xã hộ i m ộ t cách thành công và có trách nhi ệm để gi ả i quy ế t v ấn đề trong nhi ề u tình hu ống khác nhau” (dị ch t ừ ti ếng Đứ c) Cho đến nay, hầu hết các định nghĩa về sáng tạo đều tập trung nhấn mạnh vào đặc điểm của sản phẩm sáng tạo Tác giả Phan Dũng và một số nhà nghiên cứu khác đều cho rằng “sáng tạo là hoạt động tạo ra cái gì đồng thời có tính mới và tính ích lợi” Theo t ừ điể n tri ế t h ọc, “Sáng tạ o là quá trình ho ạt độ ng c ủa con ngườ i t ạ o ra nh ữ ng giá tr ị v ậ t ch ấ t, tinh th ầ n, m ớ i v ề ch ấ t Các lo ạ i hình sáng t ạo được xác đị nh b ởi đặc trưng nghề nghi ệp như khoa học, kĩ thuật, văn họ c, ngh ệ thu ậ t, t ổ ch ứ c, quân s ự , Có th ể nói sáng t ạ o có m ặ t trong m ọi lĩnh vự c c ủ a th ế gi ớ i v ậ t ch ấ t và Vận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh 167 tinh th ầ n [12] Sáng tạo cũng có thể được xem như quá trình tạo ra cái mới; sáng tạo cũng có thể được xem xét theo những đặc điểm của sản phẩm mới được tạo ra và sáng tạo cũng có thể được xem xét là năng lực, như đặc điểm nhân cách c ủa người sáng tạo [13] Cũng theo Phạm Thành Nghị và nhóm đồng tác giả, sáng tạo có những thuộc tính chung sau: Tính độc đáo (originality), Tính thành thục (fluency), Tính m ề m d ẻ o (flexibility), Tính chi tiết, hoàn thiện (elaboration), Tính nhạy cảm vấn đề (problem sensibility) M ộ t cách đ ầ y đ ủ , sáng t ạ o có th ể đư ợ c hi ể u là quá trình tò m ò – khám phá, tư ở ng tư ợ ng và tư duy sáng t ạ o d ự a trên ki ế n th ứ c, kinh nghi ệ m và dư ớ i s ự tác đ ộ ng c ủ a đ ộ ng cơ và c ả m xúc c ủ a m ộ t ngư ờ i đ ể t ạ o ra nh ữ ng s ả n ph ẩ m (các ý tư ở ng, gi ả i pháp hay là m ộ t v ậ t c ụ th ể ) đ ộ c đáo và hi ệ u qu ả (có giá tr ị , h ữ u ích và phù h ợ p v ớ i ngư ờ i s ử d ụ ng) Như vậ y, có th ể hi ểu năng lự c sáng t ạ o là kh ả năng huy độ ng v ố n ki ế n th ức, kĩ năng và thái độ, tư duy để t ạo ra ý tưở ng, gi ả i pháp, s ả n ph ẩ m m ới có độc đáo và hiệ u qu ả (có giá tr ị , h ữ u ích và phù h ợ p v ới ngườ i s ử d ụ ng) thông qua quá trình tò mò – khám phá, tưởng tượng và tư duy sáng t ạ o d ự a trên ki ế n th ứ c, kinh nghi ệm và dướ i s ự tác độ ng c ủa động cơ và cả m xúc T ừ các phân tích các k ế t qu ả nghiên c ứ u, chúng tôi nh ậ n th ấy phương pháp luậ n sáng t ạ o TRIZ mang đế n hi ệ u qu ả sáng t ạ o trong ch ế t ạ o s ả n ph ẩ m, gi ả i quy ế t v ấn đề dành cho sinh viên ngành kĩ thu ật Trong khi đó các chủ đề d ạ y h ọc STEM hướ ng t ớ i vi ệ c h ọ c sinh t ạ o ra s ả n ph ẩ m, gi ả i quy ế t v ấn đề trong th ự c ti ễ n V ậ y, câu h ỏ i nghiên c ứ u c ủ a chúng tôi là: V ậ n d ụ ng TRIZ vào quá trình d ạ y h ọ c ch ủ đề STEM ở trườ ng THCS có làm phát tri ển năng lự c sáng t ạ o cho h ọ c sinh không? 2 N ộ i dung nghiên c ứ u 2 1 Công cụ đánh giá tiềm năng sáng tạo EPoC Đối với chúng ta, “một suy nghĩ được xem là sáng tạo khi nó độc đáo đối với người tạo ra nó, mà không kể đến bao nhiêu người khác ấp ủ suy nghĩ đó” [14] Trẻ em có thể biểu hiện tính sáng tạo theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn bằng các nhìn nhận những mối quan hệ mới Bằng cách “đưa ra một ví dụ, đưa ra một ví dụ ngược lại, đặt câu hỏi, đề ra một giải pháp tạo ra những mối quan hệ mới, cung cấp bối cảnh, phát hiện ra một vấn đề”, học sinh có thể sử dụng tính sáng tạo của mình để làm phong phú thêm việc học của mình và của người khác [15] Hầu hết các kĩ thuật đánh giá sáng tạo đều được xây dựng dựa trên định nghĩa nhất định về sáng tạo, tức là đánh giá mức độ sáng tạo, các thành tố năng lực sáng tạo Tuy nhiên đánh giá sáng tạo còn dựa trên phong cách sáng tạo, hay cách con người sáng tạo như thế nào [16 - 18] Dựa trên cách tiếp cận đa biến của sáng tạo, bài thi EPoC đánh giá năng lực sáng tạo thông qua tiềm năng sáng tạo của học sinh Tiềm năng sáng tạ o thể hiện quá trình mở rộng phạm vi giải quyết vấn đề sáng tạo, bao gồm các yếu tố linh hoạt, độc đáo, thành thục, m ề m d ẻ o, chính là phong cách sáng t ạ o; đ ồ ng th ờ i đề cập hoạt động kết hợp các yếu tố theo những cách mới, đó là khía cạnh cơ bản thứ hai của công việc sáng tạo Khả năng này bao gồm quá trình vi mô như tư duy kết hợp, so sánh có chọn lọc và kết hợp cho phép tổng hợp các yếu tố không đồng nhất khác nhau để hội tụ thành một sản phẩm độc đáo, nguyên bản Các yếu tố hỗ trợ có liên quan của tư duy sáng tạo hội tụ bao gồm, chấp nhận sự mơ hồ, kiên trì, chấp nhận rủi ro, và có động lực giành thành tích [16, 19] Vì vậy, việc đánh giá năng lực sáng tạo có thể được thông qua đánh giá tiềm năng sáng tạo [17] Theo Gardner, 1996 , Lubart và cộng sự, 2003, bài kiểm tra đánh giá tiềm năng sáng tạo EPoC đo lường tiềm năng sáng tạo dựa trên các nguyên tắc: - Kiểm tra tư duy khám phá phân k ì , giúp nó có thể định lượng để đo lường một số khía cạnh ẩn ý trong tư duy sáng tạo Nguy ễn Văn Biên và Dương Thị Y ế n 168 - Đánh giá các sản phẩm sử dụng các nhiệm vụ được tiêu chuẩn hóa có thể được đề xuất trong các lĩnh vực khác nhau và do đó đề cập đến tư duy hội tụ - Tư duy khám phá phân k ì tương ứng với khả năng của một cá nhân có thể tạo ra nhiều ý tưởng hoặc câu trả lờ i nhìn từ một điểm khởi đầu đơn giản Theo Guilford tư duy khám phá phân kỳ là một cấu thành thiết yếu để sáng tạo [20] Bài đánh giá tiềm năng sáng tạo EPoC đã được dịch ra 5 thứ tiếng: Pháp, Anh, Ả Rập, Thổ Nhĩ Kỳ, và Đức Năm 2015, trung tâm nghiên cứu và đổi mới giáo dục (CERI) đã tiến hành nghiên cứu đánh giá tiềm năng sáng tạo thông qua bài EPoC trên 15 nước thành viên, trong đó có cả các nước giáo dục đang rất phát triển như: Hà Lan, Mỹ, Pháp, và ở châu Á có Trung Quốc và Thái Lan 2 2 Thiết kế nghiên cứu Để tr ả l ờ i câu h ỏ i nghiên c ứu đề ra, chúng tôi ti ế n hành nghiên c ứ u th ự c nghi ệ m v ớ i thi ế t k ế như H ình 1 Trong thi ế t k ế nghiên c ứu này, đầ u tiên chúng tôi nghiên c ứ u lí thuy ế t v ề STEM và TRIZ; sau đó tạ o ra mô hình quy trình v ậ n d ụ ng TRIZ vào t ổ ch ứ c d ạ y h ọ c ch ủ đề STEM Ti ếp đế n l ự a ch ọ n ng ẫ u nhiên h ọ c sinh tham gia ki ểm tra trước tác độ ng, phân b ố đề u h ọ c sinh theo m ứ c điể m ti ềm năng sáng tạ o vào c ả 2 l ớp: đố i ch ứ ng (l ớ p A) và th ự c nghi ệ m (l ớ p B) L ớ p A s ẽ tham gia ho ạt độ ng h ọ c ch ủ đề STEM, l ớ p B s ẽ tham gia ho ạt độ ng h ọ c ch ủ đề STEM v ậ n d ụ ng TRIZ Sau khi k ế t thúc ch ủ đề , ti ế n hành câu h ỏ i kh ả o sát, phân tích tài li ệ u và ki ể m tra sau tác độ ng D ự a trên k ế t qu ả thu được phân tích và đánh giá hiệ u qu ả h ọ c t ập, năng lự c sáng t ạ o và kh ả năng giả i quy ế t v ấn đề sáng t ạ o Hình 1 Thi ế t k ế nghiên c ứ u th ự c nghi ệ m v ề hi ệ u qu ả vi ệ c v ậ n d ụ ng TRIZ trong d ạ y h ọ c STEM nh ằ m phát tri ển năng lự c sáng t ạ o Vận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh 169 2 3 Đối tượng thực nghiệm Trướ c khi ti ến hành tác độ ng, chúng tôi l ự a ch ọ n ng ẫ u nhiên 90 em h ọ c sinh có t ạ i các trườ ng THCS ở Hà N ộ i Ti ế n hành ki ểm tra trước tác độ ng thông qua m ộ t bài ki ể m tra ti ề m năng sáng tạo Sau đó, phân chia hai lớ p, m ỗ i l ớ p 45 h ọ c sinh v ớ i m ức năng lự c phân b ố đồ ng đề u trong c ả hai l ớ p h ọ c sinh L ớ p A là nhóm th ự c nghi ệ m, l ớ p B là nhóm đố i ch ứ ng Tuy nhiên trong quá trình tác độ ng, có 2 em ngh ỉ h ọ c quá 4 bu ổ i, và 2 em làm bài ki ể m tra trong tr ạ ng thái ố m, m ệt nên đã loạ i tr ừ k ế t qu ả c ủ a c ả 4 em h ọc sinh này Như vậ y, t ổng đối tượ ng nghiên c ứ u là 86 h ọc sinh, trong đó lớ p A có 44 h ọ c sinh, l ớ p B có 42 h ọ c sinh 2 4 Quy trình vận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề STEM Quy trình d ạ y và h ọ c v ậ n d ụ ng TRIZ vào ch ủ đề STEM đượ c phát tri ể n t ừ quy trình xây d ự ng ch ủ đề tích h ợ p [21] có s ự áp d ụ ng quy trình thi ế t k ế kĩ thu ậ t: 1 Xác định vấn đề, các vật liệu, tiêu chí, giới hạn 2 Nghiên cứu vấn đề: Tìm hiểu các nội dung kiến thức có liên quan tới chủ đề 3 Tưởng tượng, phát triển các phương án khả thi: Đề xuất các giải pháp khả thi, vận dụng kiến thức TRIZ tìm các mâu thuẫn vật lí, sau đó sử dụng bảng ma trận 39*39 tìm ra các giải pháp mới 4 Đánh giá các giải pháp: Lựa chọn phương án tốt nhất 5 Tạo mẫu thử nghiệm 6 Thử nghiệm và đánh giá sản phẩm 7 Cải tiến ( Bước 5,6,7 được thực hiện theo vòng tròn lặp đi lặp lại cho đến khi hoàn thiện Trong quá trình thực hiện các bước này, thực hiện đồng thời các bước: đề xuất các giải pháp khả thi, vận dụng kiến thức TRIZ tìm các mâu thuẫn vật lí, sau đó sử dụng bảng ma trận 39*39 tìm ra các giải pháp mới ) 2 5 Ví dụ minh hoạ về v ận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề “Giao thông thông minh” - Th ời lượ ng: 450 phút - 10 ti ế t - Tình hu ống đặ t v ấn đề : “Ùn tắc giao thông” đang là một đề tài “nóng hổi” củ a thành ph ố Hà N ội Trong năm 2018, Sở giao thông v ậ n t ả i Hà N ội phát độ ng cu ộ c thi gi ải pháp “Giao thông thông minh” nhằ m tìm ra mô hình, b ả n thi ế t k ế mô hình giao thông m ớ i, sáng t ạ o t ạ i các ngã tư đườ ng có th ể giúp gi ả m thi ể u ùn t ắ c Yêu c ầu kích thước mô hình không vượ t quá 60*60*25 cm (chi ề u dài*chi ề u r ộ ng*chi ề u cao); v ậ t li ệ u không gi ớ i h ạn (ưu tiên vậ t li ệ u tái ch ế , thân thi ệ n v ới môi trườ ng); riêng v ới mô hình đèn giao thông phả i có h ệ th ống đèn điệ n - C ấ u trúc ch ủ đề : Ch ủ đề được hướ ng d ẫ n trong vòng 10 ti ết, chia làm 3 giai đoạ n Giai đoạ n th ứ nh ấ t: Ti ế t 1, 2, 3: H ọ c sinh đư ợ c nh ậ n ch ủ đ ề , xác đ ị nh v ấ n đ ề c ầ n gi ả i quy ế t và nghiên c ứ u v ấ n đ ề : tìm hi ể u các n ộ i dung ki ế n th ứ c có liên quan: chương đi ệ n h ọ c v ậ t lí 7 – sách giáo khoa v ậ t lí; l ậ p trình đi ề u khi ể n Arduino Giai đoạ n th ứ hai: Ti ế t 4, 5, 6: Tư ở ng tư ợ ng t ấ t c ả các gi ả i pháp có th ể cho v ấ n đ ề ; xác đ ị nh các mâu thu ẫ n v ậ t lí, s ử d ụ ng b ả ng ma tr ậ n 39*39 nguyên t ắ c sáng t ạ o tìm ra các phương pháp gi ả i quy ế t m ớ i; nâng c ấ p các gi ả i pháp cho v ấ n đ ề Ví d ụ v ề cách s ử d ụ ng b ả ng ma tr ậ n 39*39 trong t ổ ch ứ c d ạ y h ọ c: Bướ c 1: Xác đị nh mâu thu ẫ n v ậ t lí Nguyên nhân d ẫn đế n tình tr ạ ng ùn t ắc giao thông được xác đị nh là do quá nhi ều phương ti ệ n giao thông di chuy ể n trong gi ờ cao điểm, tương ứ ng v ớ i thông s ố v ậ t lí 15: th ờ i gian ho ạ t Nguy ễn Văn Biên và Dương Thị Y ế n 170 độ ng c ủa đối tượ ng chuy ển độ ng Các gi ả i pháp thông d ụng: đổ i gi ờ hành chính (t ức là thay đổ i th ờ i gian ho ạt độ ng c ủa đối tượng), tăng cường phương tiệ n giao thông công c ộ ng (t ứ c là thay đổi đối tượng), điề u này gây ra mâu thu ẫ n v ề thông s ố 35: độ thích nghi, tính ph ổ d ụ ng Bướ c 2: Tra b ả ng ma tr ậ n mâu thu ẫ n Tra b ả ng theo dòng 15 – y ế u t ố v ậ t lí mong mu ố n c ả i thi ệ n, c ộ t 35 – mâu thu ẫ n v ậ t lí g ặ p ph ả i khi c ả i thi ệ n 15 s ử d ụ ng các bi ện pháp thông thường, thu đượ c g ợ i ý các th ủ thu ậ t sáng t ạ o: 1, 35, 13 Bướ c 3 : T ừ các th ủ thu ậ t sáng t ạ o tìm ra gi ả i pháp Th ủ thu ậ t 1: Phân nh ỏ Gi ải pháp đưa ra là phân chia các làn đường thành làn dành riêng cho các phương tiệ n khác nhau; phân chia các tín hi ệ u dành riêng cho t ừng phương tiệ n Th ủ thu ậ t 13: nguyên t ắc đảo ngượ c Gi ải pháp đưa ra là làm cho đườ ng d ị ch chuy ển, các phương tiện đứ ng yên T ứ c là xây d ựng đườ ng theo h ệ th ống băng chuyền Xe được đưa đế n khu v ực đường, sau đó mặt đườ ng s ẽ là băng chuyề n chuy ển đế n v ị trí c ần đế n Th ủ thu ật 35: Thay đổ i các thông s ố hóa lí c ủa đối tượ ng Gi ải pháp đưa ra là xe c ộ được đưa tớ i xe công c ộ ng to, và xe này di chuy ển trên đườ ng v ớ i bánh xe có th ể đẩ y cao lên trên nh ờ pitong Giai đoạ n th ứ ba: Ti ế t 7, 8, 9: Thi ế t k ế và hoàn thi ệ n; th ử nghi ệ m và c ả i ti ế n mô hình Ti ế t 10: Trình bày k ế t qu ả và th ả o lu ậ n v ề các mô hình 2 6 Thu thập số liệu Bài thi ti ềm năng sáng tạ o khoa h ọc EPoC độ c l ậ p v ới đề tài, n ộ i dung ho ạt độ ng h ọ c t ậ p Bài thi g ồ m hai ph ầ n nh ỏ : bài A là bài thi khoa h ọ c v ề tư duy khám phá phân kỳ , bài F là bài thi khoa h ọ c v ề tư duy tích hợ p h ộ i t ụ Hai bài ki ểm tra đượ c ti ế n hành l ần 1 trướ c khi b ắt đầ u h ọ c ch ủ đề , và l ầ n 2 sau khi h ọc sinh đã kế t thúc ch ủ đề Bài ki ểm tra trước tác động đượ c kí hi ệ u là A1, F1; bài thi sau tác động đượ c kí hi ệ u là A2, F2 Các bài thi gi ữ a 2 l ớp đượ c tr ộn đều, đánh mã, sau đó đượ c ch ấm độ c l ậ p b ở i b ố n giám kh ảo khác nhau theo thang điể m 7 v ớ i t ỉ l ệ như trong B ả ng 1 B ả ng 1 Phân b ổ s ố bài thi EpoC vào các m ức độ điể m Đi ể m 1 2 3 4 5 6 7 T ỉ l ệ % 4 , 8 11 , 1 21 , 2 25 , 8 21 , 1 11 , 1 4 , 8 S ố lư ợ ng bài 3 - 6 7 - 12 16 - 20 22 - 26 16 - 20 7 - 12 3 - 6 Điể m s ố sau khi ch ấm được đánh giá độ tin c ậy qua phân tích tương quan hai chiều để đánh giá độ tin c ậ y c ủ a công c ụ N ếu điể m s ố các bài thi gi ữ a các giám kh ảo tương quan sẽ l ấ y k ế t qu ả trung bình điể m s ố để phân tích Đánh giá hiệ u qu ả b ằ ng vi ệ c so sánh k ế t qu ả t ừ ng bài thi trướ c và sau khóa h ọ c c ủ a t ừ ng l ớ p A, B; và so sánh k ế t qu ả 2 bài thi sau khóa h ọ c c ủ a 2 l ớ p A và B v ớ i nhau thông qua ki ểm đị nh t-test và bi ểu đồ t ầ n su ất điể m bài thi c ủ a các l ớ p 2 7 K ết quả và thảo luận 2 7 1 K ế t qu ả * Đ ộ tin c ậ y c ủ a công c ụ Sau khi t ậ p h ợ p, mã hoá bài thi EPoC, b ố n giám kh ả o ch ấm các bài thi độ c l ậ p theo cùng m ộ t t ỉ l ệ phân b ổ điể m trong B ả ng 1, k ế t qu ả thu đư ợ c đư ợ c phân tích tương quan b ằ ng ph ầ n m ề m SPSS ( B ả ng 2) Vận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh 171 B ả ng 2 Các b ả ng phân tích k ế t qu ả đo đ ộ tin c ậ y c ủ a 4 bài thi trư ớ c, sau tác độ ng c ủ a các giáo viên t ừ ph ầ n m ề m SPSS B ả ng tương quan k ế t qu ả bài thi phân kì trư ớ c tác đ ộ ng B ả ng tương quan k ế t qu ả bài thi h ộ i t ụ trư ớ c tác đ ộ ng GV1 _A1 GV2 _A1 GV3_ A1 GV4 _A1 GV1 _A1 Pearson Correlation 1 , 557 ** , 761 ** , 652 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV2 _A1 Pearson Correlation , 557 ** 1 , 580 ** , 675 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV3 _A1 Pearson Correlation , 761 ** , 580 ** 1 , 641 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV4 _A1 Pearson Correlation , 652 ** , 675 ** , 641 ** 1 Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV1_ F1 GV2_ F1 GV3_ F1 GV4_ F1 GV1_ F1 Pearson Correlation 1 , 569 ** , 605 ** , 583 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV2_ F1 Pearson Correlation , 569 ** 1 , 514 ** , 580 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV3_ F1 Pearson Correlation , 605 ** , 514 ** 1 , 637 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV4_ F1 Pearson Correlation , 583 ** , 580 ** , 637 ** 1 Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 B ả ng tương quan k ế t qu ả bài thi phân kì sau tác đ ộ ng B ả ng tương quan k ế t qu ả bài thi h ộ i t ụ sau tác đ ộ ng GV1_A 2 GV2_A 2 GV3_ A2 GV4_ A2 GV1_ A2 Pearson Correlation 1 , 750 ** , 682 ** , 761 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV2_ A2 Pearson Correlation , 750 ** 1 , 584 ** , 563 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV3_ A2 Pearson Correlation , 682 ** , 584 ** 1 , 484 ** Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV4_ A2 Pearson Correlation , 761 ** , 563 ** , 484 ** 1 Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 GV1_ F2 GV2_ F2 GV3_ F2 GV4 _F2 GV1_ F2 Pearson Correlation 1 , 683 ** , 707 ** 643* * Sig (2 - tailed) , 000 , 000 000 N 86 86 86 86 GV2_ F2 Pearson Correlation , 683 ** 1 , 510 ** 564* * Sig (2 - tailed) , 000 , 000 000 N 86 86 86 86 GV3_ F2 Pearson Correlation , 707 ** , 510 ** 1 567* * Sig (2 - tailed) , 000 , 000 000 N 86 86 86 86 GV4_ F2 Pearson Correlation , 643 ** , 564 ** , 567 ** 1 Sig (2 - tailed) , 000 , 000 , 000 N 86 86 86 86 T ừ b ả ng ki ể m tra m ức độ tương quan giữ a vi ệ c ch ấm điể m các bài thi c ủ a b ố n giáo viên chúng ta th ấ y h ệ s ố tương quan đ ề u ở m ứ c đ ộ r ấ t m ạ nh (> 0,5), ch ứ ng t ỏ vi ệ c đánh giá c ủ a các giám kh ả o là có đ ộ tin c ậ y cao Như v ậ y, ta có th ể s ử d ụ ng đi ể m trung bình các bài ch ấ m c ủ a giáo viên đ ể đánh giá k ế t qu ả h ọ c sinh Nguy ễn Văn Biên và Dương Thị Y ế n 172 * K ế t qu ả EpoC trư ớ c tác đ ộ ng Để ki ể m tra s ự tương đương về ti ềm năng sáng tạ o c ủ a hai l ớp, chúng tôi đã tổ ch ứ c cho h ọ c sinh ti ế n hành bài thi EpoC T ừ b ả ng s ố li ệ u t hu đượ c, chúng tôi th ấ y h ệ s ố p trong 2 bài thi thi tư duy khám phá phân k ì và tư duy tích h ợ p h ộ i t ụ gi ữ a hai l ớ p l ầ n lư ợ t là p = 0 , 496 > 0 , 05, nên có th ể k ế t lu ậ n không có khác bi ệ t v ề đi ể m bài thi phân kì A1 c ủ a 2 l ớ p A và B cũng như p = 0 , 832 > 0 , 05 nên không có khác bi ệ t v ề đi ể m bài thi h ộ i t ụ F1 c ủ a 2 l ớ p A và B trư ớ c tác đ ộ ng (B ả ng 3) B ả ng 3 B ả ng phân tích k ế t qu ả ttest bài ki ể m tra EPoC đ ầ u vào t ừ ph ầ n m ề m SPSS Group Statistics TD N Mean Std Deviation Std Error Mean TB_A1 0 42 4 , 09 1 , 227 , 189 1 44 3 , 80 1 , 059 , 160 TB_F1 0 42 3 , 99 1 , 203 , 186 1 44 3 , 88 1 , 156 , 174 Independent Samples Test Levene’s Test for Equality of Variances t - test for Equality of Means F Sig t df Sig (2 - tailed) Mean Difference Std Error Diference 95% Confidence Interval of the Difference Lower Upper TB_ A1 Equal variances assumed , 469 , 496 1 , 168 84 , 246 , 288 , 247 - , 203 , 770 Equal variances not assumed 1 , 164 80 , 983 , 248 , 288 , 248 - , 205 , 781 TB_ F1 Equal variances assumed , 045 , 832 , 468 84 , 641 , 119 , 254 - , 387 , 625 Equal variances not assumed , 468 83 , 371 , 641 , 119 , 255 - , 387 , 625 * K ế t qu ả EpoC sau tác đ ộ ng Để so sánh s ự phát tri ể n ti ềm năng sáng tạ o c ủa nhóm đố i ch ứ ng và nhóm th ự c nghi ệ m, chúng tôi so sánh giát tr ị trung bình c ủ a c ủ a bài thi EpoC c ủ a t ừng nhóm trước và sau tác độ ng K ế t qu ả thu được như trong B ả ng 4 K ế t qu ả so sánh trung bình theo c ặ p T-test có giá tr ị p 0 , 05 nên không có s ự khác bi ệ t v ề đi ể m s ố bài A1 v ớ i A2 và bài F1 v ớ i F2 c ủ a l ớ p đ ố i ch ứ ng K ế t qu ả c ặ p 3,4 đ ề u cho giá tr ị p < 0 , 05 nên đi ể m bài thi l ớ p A có s ự khác bi ệ t có ý nghĩa th ố ng kê, đi ể m bài thi sau A2, F2 t ố t hơn đi ể m bài thi trư ớ c A1, F1 2 7 2 Th ả o lu ậ n Điể m bài ki ểm tra năng lự c sáng t ạ o khoa h ọ c EPoC c ủ a l ớ p th ự c nghi ệm sau tác độ ng có xu hướng đạt điểm cao hơn lớp đố i ch ứ ng c ả v ề bài tư duy khám phá phân kỳ và bài tư duy hộ i t ụ So sánh điể m s ố trước và sau tác độ ng c ủ a t ừ ng h ọ c sinh, l ớ p th ự c nghi ệ m, thành tích c ủ a các h ọc sinh đượ c c ả i thi ệ n; l ớp đố i ch ứ ng ch ỉ có m ộ t vài h ọc sinh trong nhóm đạ t th ấp có tăng điể m s ố, tuy nhiên đề u th ấp hơn điể m 4 (m ức trung bình) Như vậ y, có th ể th ấ y r ằ ng thông qua vi ệ c v ậ n d ụ ng TRIZ trong ch ủ đề tích h ợ p STEM, h ọ c sinh có th ể phát tri ển năng lự c sáng t ạ o Phương pháp luậ n sáng t ạ o TRIZ cùng v ớ i b ả ng ma tr ậ n 39*39 ch ủ y ếu đề c ậ p t ớ i các chi ti ế t, nguyên t ắ c kĩ thu ậ t nên v ậ n d ụ ng TRIZ trong các ch ủ đề STEM s ẽ phù h ợ p nh ấ t v ớ i các ch ủ đề mà yêu c ầ u h ọ c sinh ph ả i t ạ o ra các s ả n ph ẩm đòi hỏ i yêu c ầ u kĩ thu ậ t cao, h ọ c sinh có n ề n t ảng cơ khí, kĩ thu ậ t s ẽ d ễ v ậ n d ụng hơn Đố i v ớ i 39 thông s ố kĩ thu ậ t và 40 nguyên t ắ c (hay th ủ thu ậ t) sáng t ạ o còn ch ứ a r ấ t nhi ề u thu ậ t ng ữ chuyên sâu, nên c ầ n có thêm nhi ề u nghiên c ứu để có th ể minh h ọ a b ằ ng hình ả nh, s ử d ụ ng ngôn ng ữ phù h ợ p v ới đối tượ ng h ọc sinh Đặ c bi ệt, đố i v ới đối tượ ng h ọ c sinh nh ỏ (h ọ c sinh ti ể u h ọ c) có th ể b ỏ qua bước xác đị nh các mâu thu ẫ n v ậ t lí, mà ch ỉ c ầ n s ử d ụ ng các nguyên t ắ c sáng t ạo để luy ệ n t ậ p gi ả i quy ế t các tình hu ố ng, rèn luy ệ n trí tư ợ ng tư ở ng, tư duy sáng t ạ o c ủ a h ọ c sinh 3 Kết luận Nghiên c ứ u th ự c nghi ệ m v ới nhóm đố i ch ứ ng và nhóm th ự c nghi ệ m cho th ấ y, thông qua vi ệ c t ổ ch ứ c d ạ y h ọ c ch ủ đề STEM có v ậ n d ụ ng d ụng phương pháp luậ n sáng t ạ o, nh ấ t là các b ả ng ma tr ận 39*39 đã góp phầ n phát tri ển năng lự c sáng t ạ o c ủ a h ọc sinh Năng lự c sáng t ạ o c ủ a h ọ c sinh l ớ p th ự c nghi ệ m có s ự phát tri ển rõ ràng hơn, thể hi ện qua điể m bài thi ti ềm năng sáng t ạ o EPoC c ủ a l ớ p th ự c nghi ệm cao hơn lớp đố i ch ứ ng v ới độ chênh l ệch có ý nghĩa thố ng kê c ả trong bài thi v ề tư duy hộ i t ụ và tư duy phân kì Năng lự c sáng t ạ o còn c ần được đánh giá trong quá trình họ c sinh th ự c thi các nhi ệ m v ụ h ọ c t ập Do đó các nghiên cứ u ti ế p theo có th ể đi tìm mối tương quan giữ a m ức độ năng lự c sáng t ạ o trong quá trình th ự c hi ệ n các nhi ệ m v ụ STEM v ới điể m bài thi ti ềm năng sáng tạ o Vận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh 175 EPoC Các nguyên t ắ c sáng t ạo TRIZ cũng có thể ti ế p t ục đượ c nghiên c ứu để đưa vào vậ n d ụ ng trong t ổ ch ứ c ho ạt độ ng h ọ c t ậ p các môn h ọ c thu ộc lĩnh vực STEM trong trườ ng ph ổ thông TÀI LI Ệ U T HAM KH Ả O [1] J Delors, 1996 Learning: The Treasure Within [2] OECD, 2013 The future of education and skills education 2030 [3] N Tsupros, R Kohler, and J Hallinen, 2009 STEM Education in Southwestern Pennsylvania the missing components [4] V B Nguy ễ n et al , Giáo d ục STEM trong nhà trườ ng ph ổ thông 2019 [5] T Lubart, C Pacteau, A Y Jacquet, and X Caroff, 2010 Children’s creative potential: An empirical study of measurement issues Learn Individ Differ , Vol 20, No 4, pp 388-392 [6] E Rantanen, K , &Domb, 2007 Simplified TRIZ: New problem solving applications for engineers and manufacturing professionals Auerbach Publications [7] J C Yan, W C , & Zhang, 2014 Research and promotion of application of TRIZ in the equipment manufacturing industry , Sci Technol Innov , Vol 5, pp 47-50 [8] S -J Lou, C -C Chung, W -Y Dzan, K -H Tseng, and R -C Shih, 2013 Effect of Using TRIZ Creative Learning to Build a Pneumatic Propeller Ship while Applying STEM Knowledge Int J Eng Educ , Vol 29, No 2, pp 365-379 [9] S Altsuller, G S , Shulyak, L , & Rodman, 1997 40 principles: TRIZ keys to innovation, New York Tech Innov Center, Inc [10] L Mercatelli, F Tomasi, and M Masutti, 2009 Guide on introducing TRIZ at school Based on TETRIS project experience [11] F E Weinert, 2001 Concept of Competence: A Conceptual Clarification in "Definition and Selection of Competencies: Theoretical and Conceptual Foundation" (DeSeCo) [12] D Phan, 2007 Phương pháp luậ n sáng t ạo và đổ i m ớ i [13] T N Ph ạ m, 2012 Tâm lí h ọ c sáng t ạ o Nxb Đạ i h ọ c Qu ố c gia [14] R Nickerson, 1999 Tăng cườ ng tính sáng t ạo In R J Sternberg, Sách hướ ng d ẫ n v ề tính sáng t ạ o Nhà xu ấ t b ản đạ i h ọ c Cambridge [15] M F L L và R P Daniel, 2003 S ự phát tri ển tư duy độ c l ập mang tính đố i tho ạ i ED 476183, p 18 [16] T Lubart, Creativity across cultures, 1999 In R J Sternberg (Ed ), Handbook of creativity Cambridge: UK: Cambridge University Press [17] B Barbot, M Besançon, and T Lubart, 2016 The generality-specificity of creativity: Exploring the structure of creative potential with EPoC Learn Individ Differ , Vol 52, pp 178-187 [18] B Barbot, M Besançon, and T Lubart, 2015 Creative potential in educational settings: its nature, measure, and nurture Educ 3-13 , Vol 43, No 4, pp 371-381 [19] B Barbot, 2011 Assessing Creativity in the Classroom Open Educ J , Vol 4, No 1, pp 58-66 [20] J P Guilford, Creativity Am Psychol , pp 444-454 [21] V B Nguy ễ n, 2015 Quy trình xây d ự ng ch ủ đề tích h ợ p v ề khoa h ọ c t ự nhiên T ạ p chí Khoa h ọc Đạ i h ọc Sư phạ m Hà N ộ i, Vol 60, No 2, pp 61-66 Nguy ễn Văn Biên và Dương Thị Y ế n 176 ABSTRACT Applying TRIZ in STEM education for developing creative competence of students Nguyen Van Bien and Duong Thi Yen Faculty of Physics, Hanoi National University of Education TRIZ (Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch), which in Russian means “ The theory of solving creative problems" , has been researched in many national and international studies In this paper, we apply TRIZ in STEM integrated topic teaching to develop students'''' creative abilities In order to carry out the research, we have developed and organized STEM integrated topic teaching with lea rning activities using innovative TRIZ techniques and conducting empirical research with secondary school students in Hanoi Creative capacity of the control group and the experimental group was evaluated by the results of the creative potential assessment exam EoC Experimental results show that there is a significant different between the experimental group and the control group on the potential of creactivy development Keywords : TRIZ, integraded STEM topic, creative competence, EPoC sciences
HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI: 10.18173/2354-1075.2019-0122 Educational Sciences, 2019, Volume 64, Issue 9, pp 165-176 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn VẬN DỤNG TRIZ TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH Nguyễn Văn Biên Dương Thị Yến Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt TRIZ viết tắt cụm từ “Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch”, theo tiếng Nga có nghĩa “Lí thuyết giải vấn đề sáng tạo”, nhiều nhà nghiên cứu nước quan tâm Trong báo này, vận dụng TRIZ để tổ chức hoạt động dạy học chủ đề tích hợp STEM nhằm phát triển lực sáng tạo học sinh Để thực nghiên cứu, xây dựng tổ chức dạy học chủ đề STEM với hoạt động học tập có vận dụng TRIZ thực nghiên cứu thực nghiệm với đối tượng học sinh trung học sở Hà Nội Năng lực sáng tạo học sinh nhóm đối chứng nhóm thực nghiệm đánh giá thông qua kết thi đánh giá tiềm sáng tạo EPoC Kết thực nghiệm sư phạm cho thấy có khác biệt có ý nghĩa thống kê lớp thực nghiệm lớp đối chứng phát triển tiềm sáng tạo Từ khóa: TRIZ, chủ đề tích hợp STEM, lực sáng tạo, EPoC khoa học Mở đầu Để chuẩn bị cho kỉ XXI năm 1996, Jacques Delors - chủ tịch Ủy ban UNESCO Giáo dục cho kỉ XXI công bố báo cáo “Học tập: Một tài sản tiềm ẩn” đưa bốn trụ cột lớn triết lí giáo dục: “Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để khẳng định mình” [1] “Khung tham chiếu kĩ cần thiết cho kỉ 21” đưa P21 (Partnership for 21st Century Learning - tổ chức phi phủ, sáng kiến tồn cầu) với trọng tâm kĩ năng: sáng tạo (creativity), phản biện (critical thinking), cộng tác (collaboration), giao tiếp (communication) trở thành công cụ tham khảo quan trọng chương trình giáo dục nhiều quốc gia Và “sáng tạo hiểu cách rộng rãi kết quan trọng việc học” [2] Sáng tạo lực then chốt học tập, lao động rèn luyện kỉ XXI Giáo dục STEM cách tiếp cận liên môn học tập, khái niệm học thuật xác kết hợp với học thực tiễn học sinh vận dụng khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học bối cảnh cụ thể, tạo nên kết nối nhà trường, cộng đồng, việc làm hoạt động kinh doanh toàn cầu cho phép phát triển hiểu biết tối thiểu STEM với khả cạnh tranh kinh tế mới” [3] Mục tiêu dạy học chủ đề tích hợp STEM cần gắn liền với việc đáp ứng chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ chương trình giáo dục phổ thơng hành mục tiêu phát triển lực phẩm chất học sinh chương trình giáo dục phổ thông ban hành tháng 12 năm 2018 Tính tích hợp, liên mơn cần phải thể rõ ràng thông qua mục tiêu Ngày nhận bài: 7/9/2019 Ngày sửa bài: 20/9/2019 Ngày nhận đăng: 27/9/2019 Tác giả liên hệ: Nguyễn Văn Biên Địa e-mail: biennv@hnue.edu.vn 165 Nguyễn Văn Biên Dương Thị Yến nội dung dạy học Bối cảnh xây dựng chủ đề gắn liền với thực tiễn sống, thực tiễn dạy học phù hợp với điều kiện học sinh nhà trường [4] TRIZ phương pháp giải vấn đề sáng tạo, hay cịn gọi lí thuyết giải toán sáng chế, đưa lần Altshuller năm 1971 dựa việc nghiên cứu phát minh sáng chế Vận dụng TRIZ dạy học chủ đề tích hợp STEM ý tưởng nhằm giúp phát triển lực sáng tạo cho học sinh trung học sở Chúng xây dựng quy trình vận dụng TRIZ chủ đề tích hợp STEM, sau lựa chọn chủ đề “Giao thơng thơng minh” để học sinh đề xuất giải pháp giảm thiểu ùn tắc giao thông ngã tư đường Hà Nội Để đánh giá hiệu tác động nghiên cứu, sử dụng kiểm tra lực sáng tạo EPoC Lubart cộng sáng tạo nghiên cứu [5] TRIZ viết tắt cụm từ “Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch”, theo tiếng Nga có nghĩa “Lí thuyết giải vấn đề sáng tạo” Genrich Altshuller (1929-1998) cha đẻ TRIZ Năm 1946, sau đọc thông tin kĩ thuật tiết lộ 200.000 sáng chế từ khắp nơi giới, ông chọn 40.000 sáng chế mà ông coi sáng tạo sử dụng phương pháp quy nạp để khám phá giải pháp họ Sáng chế mức độ sáng tạo sáng chế tất đến từ phương pháp thử sai Thay vào đó, có logic có hệ thống phổ biến, lặp lặp lại, phát minh sáng tạo sáng chế ông kiểm tra [6] Điển hình TRIZ nhắc đến bảng ma trận mâu thuẫn 40 nguyên tắc sáng tạo Theo Altshuller có mâu thuẫn, yếu tố gây xung đột phải loại bỏ Mọi đổi phát sinh từ việc khám phá mâu thuẫn có vấn đề Và giải vấn đề sáng tạo cải thiện nhiều tính khơng làm giảm tính khác Có 39 tính hệ thống thường gặp phải mâu thuẫn kĩ thuật 40 nguyên tắc giải pháp sáng tạo tương ứng tổ chức thành ma trận 39x39 (tức ma trận mâu thuẫn) Các cột dọc ma trận mâu thuẫn đặc tính kĩ thuật có xu hướng đi, hàng ngang đặc điểm kĩ thuật mà có xu hướng cải thiện Giả sử nhà thiết kế tìm cách cải thiện đặc tính kĩ thuật A, đặc tính kĩ thuật B đi, mơ tả nút giao cột dọc ngang sử dụng để tìm ngun tắc sáng tạo cần thiết để giải vấn đề [7, 8] Bốn mươi nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo công cụ sử dụng để giải mâu thuẫn kĩ thuật Chúng phương pháp sử dụng để vận hành hệ thống công nghệ chế nội chúng [9] Hiện nay, việc vận dụng TRIZ vào dạy học định hướng giáo STEM nghiên cứu số nước phát triển, nhiên nghiên cứu thực với đối tượng sinh viên kĩ thuật, học sinh trường đào tạo nghề [10] TRIZ áp dụng thành công việc giải vấn đề sáng tạo sáng chế, mà dạy học theo định hướng giáo dục tích hợp STEM, học sinh cần đưa giải pháp cho việc tạo sản phẩm phục vụ nhu cầu thực tiễn, áp dụng TRIZ vào dạy học định hướng giáo dục tích hợp STEM Theo định nghĩa chấp nhận rộng rãi nhà tâm lí học [11], lực “khả nhận thức kĩ mà cá nhân sở hữu tiếp thu để giải vấn đề cụ thể, sử dụng khả mức độ sẵn sàng mặt động cơ, ý chí, xã hội cách thành cơng có trách nhiệm để giải vấn đề nhiều tình khác nhau” (dịch từ tiếng Đức) Cho đến nay, hầu hết định nghĩa sáng tạo tập trung nhấn mạnh vào đặc điểm sản phẩm sáng tạo Tác giả Phan Dũng số nhà nghiên cứu khác cho “sáng tạo hoạt động tạo đồng thời có tính tính ích lợi” Theo từ điển triết học, “Sáng tạo trình hoạt động người tạo giá trị vật chất, tinh thần, chất Các loại hình sáng tạo xác định đặc trưng nghề nghiệp khoa học, kĩ thuật, văn học, nghệ thuật, tổ chức, quân sự, Có thể nói sáng tạo có mặt lĩnh vực giới vật chất 166 Vận dụng TRIZ dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển lực sáng tạo học sinh tinh thần [12] Sáng tạo xem trình tạo mới; sáng tạo xem xét theo đặc điểm sản phẩm tạo sáng tạo xem xét lực, đặc điểm nhân cách người sáng tạo [13] Cũng theo Phạm Thành Nghị nhóm đồng tác giả, sáng tạo có thuộc tính chung sau: Tính độc đáo (originality), Tính thành thục (fluency), Tính mềm dẻo (flexibility), Tính chi tiết, hồn thiện (elaboration), Tính nhạy cảm vấn đề (problem sensibility) Một cách đầy đủ, sáng tạo hiểu q trình tị mị – khám phá, tưởng tượng tư sáng tạo dựa kiến thức, kinh nghiệm tác động động cảm xúc người để tạo sản phẩm (các ý tưởng, giải pháp vật cụ thể) độc đáo hiệu (có giá trị, hữu ích phù hợp với người sử dụng) Như vậy, hiểu lực sáng tạo khả huy động vốn kiến thức, kĩ thái độ, tư để tạo ý tưởng, giải pháp, sản phẩm có độc đáo hiệu (có giá trị, hữu ích phù hợp với người sử dụng) thơng qua q trình tị mị – khám phá, tưởng tượng tư sáng tạo dựa kiến thức, kinh nghiệm tác động động cảm xúc Từ phân tích kết nghiên cứu, chúng tơi nhận thấy phương pháp luận sáng tạo TRIZ mang đến hiệu sáng tạo chế tạo sản phẩm, giải vấn đề dành cho sinh viên ngành kĩ thuật Trong chủ đề dạy học STEM hướng tới việc học sinh tạo sản phẩm, giải vấn đề thực tiễn Vậy, câu hỏi nghiên cứu chúng tơi là: Vận dụng TRIZ vào q trình dạy học chủ đề STEM trường THCS có làm phát triển lực sáng tạo cho học sinh không? Nội dung nghiên cứu 2.1 Công cụ đánh giá tiềm sáng tạo EPoC Đối với chúng ta, “một suy nghĩ xem sáng tạo độc đáo người tạo nó, mà khơng kể đến người khác ấp ủ suy nghĩ đó” [14] Trẻ em biểu tính sáng tạo theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn nhìn nhận mối quan hệ Bằng cách “đưa ví dụ, đưa ví dụ ngược lại, đặt câu hỏi, đề giải pháp tạo mối quan hệ mới, cung cấp bối cảnh, phát vấn đề”, học sinh sử dụng tính sáng tạo để làm phong phú thêm việc học người khác [15] Hầu hết kĩ thuật đánh giá sáng tạo xây dựng dựa định nghĩa định sáng tạo, tức đánh giá mức độ sáng tạo, thành tố lực sáng tạo Tuy nhiên đánh giá sáng tạo dựa phong cách sáng tạo, hay cách người sáng tạo [16-18] Dựa cách tiếp cận đa biến sáng tạo, thi EPoC đánh giá lực sáng tạo thông qua tiềm sáng tạo học sinh Tiềm sáng tạo thể trình mở rộng phạm vi giải vấn đề sáng tạo, bao gồm yếu tố linh hoạt, độc đáo, thành thục, mềm dẻo, phong cách sáng tạo; đồng thời đề cập hoạt động kết hợp yếu tố theo cách mới, khía cạnh thứ hai công việc sáng tạo Khả bao gồm q trình vi mơ tư kết hợp, so sánh có chọn lọc kết hợp cho phép tổng hợp yếu tố không đồng khác để hội tụ thành sản phẩm độc đáo, nguyên Các yếu tố hỗ trợ có liên quan tư sáng tạo hội tụ bao gồm, chấp nhận mơ hồ, kiên trì, chấp nhận rủi ro, có động lực giành thành tích [16, 19] Vì vậy, việc đánh giá lực sáng tạo thông qua đánh giá tiềm sáng tạo [17] Theo Gardner, 1996, Lubart cộng sự, 2003, kiểm tra đánh giá tiềm sáng tạo EPoC đo lường tiềm sáng tạo dựa nguyên tắc: - Kiểm tra tư khám phá phân kì, giúp định lượng để đo lường số khía cạnh ẩn ý tư sáng tạo 167 Nguyễn Văn Biên Dương Thị Yến - Đánh giá sản phẩm sử dụng nhiệm vụ tiêu chuẩn hóa đề xuất lĩnh vực khác đề cập đến tư hội tụ - Tư khám phá phân kì tương ứng với khả cá nhân tạo nhiều ý tưởng câu trả lời nhìn từ điểm khởi đầu đơn giản Theo Guilford tư khám phá phân kỳ cấu thành thiết yếu để sáng tạo [20] Bài đánh giá tiềm sáng tạo EPoC dịch thứ tiếng: Pháp, Anh, Ả Rập, Thổ Nhĩ Kỳ, Đức Năm 2015, trung tâm nghiên cứu đổi giáo dục (CERI) tiến hành nghiên cứu đánh giá tiềm sáng tạo thông qua EPoC 15 nước thành viên, có nước giáo dục phát triển như: Hà Lan, Mỹ, Pháp, châu Á có Trung Quốc Thái Lan 2.2 Thiết kế nghiên cứu Để trả lời câu hỏi nghiên cứu đề ra, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm với thiết kế Hình Trong thiết kế nghiên cứu này, chúng tơi nghiên cứu lí thuyết STEM TRIZ; sau tạo mơ hình quy trình vận dụng TRIZ vào tổ chức dạy học chủ đề STEM Tiếp đến lựa chọn ngẫu nhiên học sinh tham gia kiểm tra trước tác động, phân bố học sinh theo mức điểm tiềm sáng tạo vào lớp: đối chứng (lớp A) thực nghiệm (lớp B) Lớp A tham gia hoạt động học chủ đề STEM, lớp B tham gia hoạt động học chủ đề STEM vận dụng TRIZ Sau kết thúc chủ đề, tiến hành câu hỏi khảo sát, phân tích tài liệu kiểm tra sau tác động Dựa kết thu phân tích đánh giá hiệu học tập, lực sáng tạo khả giải vấn đề sáng tạo Hình Thiết kế nghiên cứu thực nghiệm hiệu việc vận dụng TRIZ dạy học STEM nhằm phát triển lực sáng tạo 168 Vận dụng TRIZ dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển lực sáng tạo học sinh 2.3 Đối tượng thực nghiệm Trước tiến hành tác động, lựa chọn ngẫu nhiên 90 em học sinh có trường THCS Hà Nội Tiến hành kiểm tra trước tác động thông qua kiểm tra tiềm sáng tạo Sau đó, phân chia hai lớp, lớp 45 học sinh với mức lực phân bố đồng hai lớp học sinh Lớp A nhóm thực nghiệm, lớp B nhóm đối chứng Tuy nhiên q trình tác động, có em nghỉ học buổi, em làm kiểm tra trạng thái ốm, mệt nên loại trừ kết em học sinh Như vậy, tổng đối tượng nghiên cứu 86 học sinh, lớp A có 44 học sinh, lớp B có 42 học sinh 2.4 Quy trình vận dụng TRIZ dạy học chủ đề STEM Quy trình dạy học vận dụng TRIZ vào chủ đề STEM phát triển từ quy trình xây dựng chủ đề tích hợp [21] có áp dụng quy trình thiết kế kĩ thuật: Xác định vấn đề, vật liệu, tiêu chí, giới hạn Nghiên cứu vấn đề: Tìm hiểu nội dung kiến thức có liên quan tới chủ đề Tưởng tượng, phát triển phương án khả thi: Đề xuất giải pháp khả thi, vận dụng kiến thức TRIZ tìm mâu thuẫn vật lí, sau sử dụng bảng ma trận 39*39 tìm giải pháp Đánh giá giải pháp: Lựa chọn phương án tốt Tạo mẫu thử nghiệm Thử nghiệm đánh giá sản phẩm Cải tiến (Bước 5,6,7 thực theo vòng tròn lặp lặp lại hồn thiện Trong q trình thực bước này, thực đồng thời bước: đề xuất giải pháp khả thi, vận dụng kiến thức TRIZ tìm mâu thuẫn vật lí, sau sử dụng bảng ma trận 39*39 tìm giải pháp mới) 2.5 Ví dụ minh hoạ vận dụng TRIZ dạy học chủ đề “Giao thông thông minh” - Thời lượng: 450 phút - 10 tiết - Tình đặt vấn đề: “Ùn tắc giao thơng” đề tài “nóng hổi” thành phố Hà Nội Trong năm 2018, Sở giao thông vận tải Hà Nội phát động thi giải pháp “Giao thông thơng minh” nhằm tìm mơ hình, thiết kế mơ hình giao thơng mới, sáng tạo ngã tư đường giúp giảm thiểu ùn tắc Yêu cầu kích thước mơ hình khơng vượt q 60*60*25 cm (chiều dài*chiều rộng*chiều cao); vật liệu không giới hạn (ưu tiên vật liệu tái chế, thân thiện với môi trường); riêng với mơ hình đèn giao thơng phải có hệ thống đèn điện - Cấu trúc chủ đề: Chủ đề hướng dẫn vòng 10 tiết, chia làm giai đoạn Giai đoạn thứ nhất: Tiết 1, 2, 3: Học sinh nhận chủ đề, xác định vấn đề cần giải nghiên cứu vấn đề: tìm hiểu nội dung kiến thức có liên quan: chương điện học vật lí – sách giáo khoa vật lí; lập trình điều khiển Arduino Giai đoạn thứ hai: Tiết 4, 5, 6: Tưởng tượng tất giải pháp cho vấn đề; xác định mâu thuẫn vật lí, sử dụng bảng ma trận 39*39 nguyên tắc sáng tạo tìm phương pháp giải mới; nâng cấp giải pháp cho vấn đề Ví dụ cách sử dụng bảng ma trận 39*39 tổ chức dạy học: Bước 1: Xác định mâu thuẫn vật lí Nguyên nhân dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thơng xác định nhiều phương tiện giao thông di chuyển cao điểm, tương ứng với thông số vật lí 15: thời gian hoạt 169 Nguyễn Văn Biên Dương Thị Yến động đối tượng chuyển động Các giải pháp thông dụng: đổi hành (tức thay đổi thời gian hoạt động đối tượng), tăng cường phương tiện giao thông công cộng (tức thay đổi đối tượng), điều gây mâu thuẫn thông số 35: độ thích nghi, tính phổ dụng Bước 2: Tra bảng ma trận mâu thuẫn Tra bảng theo dịng 15 – yếu tố vật lí mong muốn cải thiện, cột 35 – mâu thuẫn vật lí gặp phải cải thiện 15 sử dụng biện pháp thông thường, thu gợi ý thủ thuật sáng tạo: 1, 35, 13 Bước 3: Từ thủ thuật sáng tạo tìm giải pháp Thủ thuật 1: Phân nhỏ Giải pháp đưa phân chia đường thành dành riêng cho phương tiện khác nhau; phân chia tín hiệu dành riêng cho phương tiện Thủ thuật 13: nguyên tắc đảo ngược Giải pháp đưa làm cho đường dịch chuyển, phương tiện đứng yên Tức xây dựng đường theo hệ thống băng chuyền Xe đưa đến khu vực đường, sau mặt đường băng chuyền chuyển đến vị trí cần đến Thủ thuật 35: Thay đổi thơng số hóa lí đối tượng Giải pháp đưa xe cộ đưa tới xe công cộng to, xe di chuyển đường với bánh xe đẩy cao lên nhờ pitong Giai đoạn thứ ba: Tiết 7, 8, 9: Thiết kế hoàn thiện; thử nghiệm cải tiến mơ hình Tiết 10: Trình bày kết thảo luận mơ hình 2.6 Thu thập số liệu Bài thi tiềm sáng tạo khoa học EPoC độc lập với đề tài, nội dung hoạt động học tập Bài thi gồm hai phần nhỏ: A thi khoa học tư khám phá phân kỳ, F thi khoa học tư tích hợp hội tụ Hai kiểm tra tiến hành lần trước bắt đầu học chủ đề, lần sau học sinh kết thúc chủ đề Bài kiểm tra trước tác động kí hiệu A1, F1; thi sau tác động kí hiệu A2, F2 Các thi lớp trộn đều, đánh mã, sau chấm độc lập bốn giám khảo khác theo thang điểm với tỉ lệ Bảng Bảng Phân bổ số thi EpoC vào mức độ điểm Điểm Tỉ lệ % 4,8 11,1 21,2 25,8 21,1 11,1 4,8 Số lượng - - 12 16 - 20 22 - 26 16 - 20 - 12 - Điểm số sau chấm đánh giá độ tin cậy qua phân tích tương quan hai chiều để đánh giá độ tin cậy công cụ Nếu điểm số thi giám khảo tương quan lấy kết trung bình điểm số để phân tích Đánh giá hiệu việc so sánh kết thi trước sau khóa học lớp A, B; so sánh kết thi sau khóa học lớp A B với thông qua kiểm định t-test biểu đồ tần suất điểm thi lớp 2.7 Kết thảo luận 2.7.1 Kết * Độ tin cậy công cụ Sau tập hợp, mã hoá thi EPoC, bốn giám khảo chấm thi độc lập theo tỉ lệ phân bổ điểm Bảng 1, kết thu được phân tích tương quan phần mềm SPSS (Bảng 2) 170 Vận dụng TRIZ dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển lực sáng tạo học sinh Bảng Các bảng phân tích kết đo độ tin cậy thi trước, sau tác động giáo viên từ phần mềm SPSS Bảng tương quan kết thi phân kì trước tác động Bảng tương quan kết thi hội tụ trước tác động GV1 GV2 GV3_ GV4 GV1_ GV2_ GV3_ GV4_ F1 F1 F1 F1 _A1 _A1 A1 _A1 ,569** ,605** ,583** Pearson ,557** ,761** ,652** Pearson 86 Correlation ,000 ,000 ,000 GV1 Correlation GV1_ 86 86 86 F1 Sig _A1 Sig (2-tailed) ,000 ,000 ,000 (2-tailed) N 86 86 86 86 N Pearson ,557** ,580** ,675** Pearson GV2 Correlation _A1 Sig ,000 GV2_ Correlation ,569** ,514** ,580** 86 (2-tailed) ,000 ,000 F1 Sig N (2-tailed) ,000 86 86 86 ,000 ,000 N 86 86 86 86 Pearson ,761** ,580** ,641** Pearson ,605** ,514** ,637** GV3 Correlation GV3_ Correlation _A1 Sig (2-tailed) ,000 ,000 ,000 F1 Sig (2-tailed) ,000 ,000 ,000 N 86 86 86 86 N 86 86 86 86 Pearson ,652** ,675** ,641** Pearson ,583** ,580** ,637** Correlation GV4_ Correlation GV4 _A1 Sig ,000 ,000 ,000 F1 Sig (2-tailed) ,000 ,000 ,000 N 86 86 86 86 (2-tailed) N 86 86 86 86 Bảng tương quan kết thi phân kì sau tác động Bảng tương quan kết thi hội tụ sau tác động GV1_A GV2_A GV3_ GV4_ GV1_ GV2_ GV3_ GV4 A2 A2 F2 F2 F2 _F2 Pearson ,750** ,682** ,761** Correlation GV1_ 86 ,000 ,000 ,000 GV1_ Pearson ,683** ,707** 643* A2 Sig ,750** F2 Correlation * (2-tailed) ,000 GV2_ 86 86 86 GV2_ Sig ,000 ,000 000 A2 N 86 F2 (2-tailed) ,682** ,584** ,563** 86 86 86 86 GV3_ Pearson ,000 GV3_ N A2 Correlation ,000 ,000 F2 ,683** ,510** 564* 86 Pearson * GV4_ Sig ,761** GV4_ Correlation A2 (2-tailed) 86 86 86 F2 ,000 ,000 000 ,000 ,584** Sig N 86 ,484** (2-tailed) 86 86 86 86 Pearson ,000 ,000 N ,707** ,510** 567* Correlation * Pearson Sig 86 86 86 Correlation ,000 ,000 000 (2-tailed) ,563** ,484** Sig 86 86 86 86 N (2-tailed) ,643** ,564** ,567** Pearson N Correlation ,000 ,000 Pearson Sig 86 86 86 Correlation ,000 ,000 ,000 (2-tailed) Sig N (2-tailed) N 86 86 86 86 Từ bảng kiểm tra mức độ tương quan việc chấm điểm thi bốn giáo viên thấy hệ số tương quan mức độ mạnh (> 0,5), chứng tỏ việc đánh giá giám khảo có độ tin cậy cao Như vậy, ta sử dụng điểm trung bình chấm giáo viên để đánh giá kết học sinh 171 Nguyễn Văn Biên Dương Thị Yến * Kết EpoC trước tác động Để kiểm tra tương đương tiềm sáng tạo hai lớp, tổ chức cho học sinh tiến hành thi EpoC Từ bảng số liệu thu được, thấy hệ số p thi thi tư khám phá phân kì tư tích hợp hội tụ hai lớp p = 0,496 > 0,05, nên kết luận khơng có khác biệt điểm thi phân kì A1 lớp A B p = 0,832 > 0,05 nên khơng có khác biệt điểm thi hội tụ F1 lớp A B trước tác động (Bảng 3) Bảng Bảng phân tích kết ttest kiểm tra EPoC đầu vào từ phần mềm SPSS Group Statistics TD N Mean Std Deviation Std Error Mean TB_A1 42 4,09 1,227 ,189 44 3,80 1,059 ,160 3,99 1,203 ,186 TB_F1 42 3,88 1,156 ,174 44 Independent Samples Test Levene’s t-test for Equality of Means Test for Equality of Variances F Sig t df Sig 95% Confidence (2-tailed) Interval of the Difference Mean Difference Lower Upper Std Error Diference Equal variances 1,168 84 ,246 ,288 ,247 -,203 ,770 TB_ assumed ,469 ,496 A1 Equal variances not 1,164 80,983 ,248 ,288 ,248 -,205 ,781 assumed Equal variances ,468 84 ,641 ,119 ,254 -,387 ,625 TB_ assumed ,045 ,832 F1 Equal variances not ,468 83,371 ,641 ,119 ,255 -,387 ,625 assumed * Kết EpoC sau tác động Để so sánh phát triển tiềm sáng tạo nhóm đối chứng nhóm thực nghiệm, chúng tơi so sánh giát trị trung bình của thi EpoC nhóm trước sau tác động Kết thu Bảng Kết so sánh trung bình theo cặp T-test có giá trị p 0,05 nên khác biệt điểm số A1 với A2 F1 với F2 lớp đối chứng Kết cặp 3,4 cho giá trị p < 0,05 nên điểm thi lớp A có khác biệt có ý nghĩa thống kê, điểm thi sau A2, F2 tốt điểm thi trước A1, F1 2.7.2 Thảo luận Điểm kiểm tra lực sáng tạo khoa học EPoC lớp thực nghiệm sau tác động có xu hướng đạt điểm cao lớp đối chứng tư khám phá phân kỳ tư hội tụ So sánh điểm số trước sau tác động học sinh, lớp thực nghiệm, thành tích học sinh cải thiện; lớp đối chứng có vài học sinh nhóm đạt thấp có tăng điểm số, nhiên thấp điểm (mức trung bình) Như vậy, thấy thơng qua việc vận dụng TRIZ chủ đề tích hợp STEM, học sinh phát triển lực sáng tạo Phương pháp luận sáng tạo TRIZ với bảng ma trận 39*39 chủ yếu đề cập tới chi tiết, nguyên tắc kĩ thuật nên vận dụng TRIZ chủ đề STEM phù hợp với chủ đề mà yêu cầu học sinh phải tạo sản phẩm đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao, học sinh có tảng khí, kĩ thuật dễ vận dụng Đối với 39 thông số kĩ thuật 40 nguyên tắc (hay thủ thuật) sáng tạo chứa nhiều thuật ngữ chuyên sâu, nên cần có thêm nhiều nghiên cứu để minh họa hình ảnh, sử dụng ngơn ngữ phù hợp với đối tượng học sinh Đặc biệt, đối tượng học sinh nhỏ (học sinh tiểu học) bỏ qua bước xác định mâu thuẫn vật lí, mà cần sử dụng nguyên tắc sáng tạo để luyện tập giải tình huống, rèn luyện trí tượng tưởng, tư sáng tạo học sinh Kết luận Nghiên cứu thực nghiệm với nhóm đối chứng nhóm thực nghiệm cho thấy, thơng qua việc tổ chức dạy học chủ đề STEM có vận dụng dụng phương pháp luận sáng tạo, bảng ma trận 39*39 góp phần phát triển lực sáng tạo học sinh Năng lực sáng tạo học sinh lớp thực nghiệm có phát triển rõ ràng hơn, thể qua điểm thi tiềm sáng tạo EPoC lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng với độ chênh lệch có ý nghĩa thống kê thi tư hội tụ tư phân kì Năng lực sáng tạo cịn cần đánh giá q trình học sinh thực thi nhiệm vụ học tập Do nghiên cứu tìm mối tương quan mức độ lực sáng tạo trình thực nhiệm vụ STEM với điểm thi tiềm sáng tạo 174 Vận dụng TRIZ dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển lực sáng tạo học sinh EPoC Các nguyên tắc sáng tạo TRIZ tiếp tục nghiên cứu để đưa vào vận dụng tổ chức hoạt động học tập môn học thuộc lĩnh vực STEM trường phổ thông TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J Delors, 1996 Learning: The Treasure Within [2] OECD, 2013 The future of education and skills education 2030 [3] N Tsupros, R Kohler, and J Hallinen, 2009 STEM Education in Southwestern Pennsylvania the missing components [4] V B Nguyễn et al., Giáo dục STEM nhà trường phổ thông 2019 [5] T Lubart, C Pacteau, A Y Jacquet, and X Caroff, 2010 Children’s creative potential: An empirical study of measurement issues Learn Individ Differ., Vol 20, No 4, pp 388-392 [6] E Rantanen, K., &Domb, 2007 Simplified TRIZ: New problem solving applications for engineers and manufacturing professionals Auerbach Publications [7] J C Yan, W C., & Zhang, 2014 Research and promotion of application of TRIZ in the equipment manufacturing industry, Sci Technol Innov., Vol 5, pp 47-50 [8] S.-J Lou, C.-C Chung, W.-Y Dzan, K.-H Tseng, and R.-C Shih, 2013 Effect of Using TRIZ Creative Learning to Build a Pneumatic Propeller Ship while Applying STEM Knowledge Int J Eng Educ., Vol 29, No 2, pp 365-379 [9] S Altsuller, G S., Shulyak, L., & Rodman, 1997 40 principles: TRIZ keys to innovation, New York Tech Innov Center, Inc [10] L Mercatelli, F Tomasi, and M Masutti, 2009 Guide on introducing TRIZ at school Based on TETRIS project experience [11] F E Weinert, 2001 Concept of Competence: A Conceptual Clarification in "Definition and Selection of Competencies: Theoretical and Conceptual Foundation" (DeSeCo) [12] D Phan, 2007 Phương pháp luận sáng tạo đổi [13] T N Phạm, 2012 Tâm lí học sáng tạo Nxb Đại học Quốc gia [14] R Nickerson, 1999 Tăng cường tính sáng tạo In.R.J Sternberg, Sách hướng dẫn tính sáng tạo Nhà xuất đại học Cambridge [15] M F L L R P Daniel, 2003 Sự phát triển tư độc lập mang tính đối thoại ED 476183, p 18 [16] T Lubart, Creativity across cultures, 1999 In R.J Sternberg (Ed.), Handbook of creativity Cambridge: UK: Cambridge University Press [17] B Barbot, M Besanỗon, and T Lubart, 2016 The generality-specificity of creativity: Exploring the structure of creative potential with EPoC Learn Individ Differ., Vol 52, pp 178-187 [18] B Barbot, M Besanỗon, and T Lubart, 2015 Creative potential in educational settings: its nature, measure, and nurture Educ 3-13, Vol 43, No 4, pp 371-381 [19] B Barbot, 2011 Assessing Creativity in the Classroom Open Educ J., Vol 4, No 1, pp 58-66 [20] J P Guilford, Creativity Am Psychol., pp 444-454 [21] V B Nguyễn, 2015 Quy trình xây dựng chủ đề tích hợp khoa học tự nhiên Tạp chí Khoa học Đại học Sư phạm Hà Nội, Vol 60, No 2, pp 61-66 175 Nguyễn Văn Biên Dương Thị Yến ABSTRACT Applying TRIZ in STEM education for developing creative competence of students Nguyen Van Bien and Duong Thi Yen Faculty of Physics, Hanoi National University of Education TRIZ (Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch), which in Russian means “The theory of solving creative problems", has been researched in many national and international studies In this paper, we apply TRIZ in STEM integrated topic teaching to develop students' creative abilities In order to carry out the research, we have developed and organized STEM integrated topic teaching with learning activities using innovative TRIZ techniques and conducting empirical research with secondary school students in Hanoi Creative capacity of the control group and the experimental group was evaluated by the results of the creative potential assessment exam EoC Experimental results show that there is a significant different between the experimental group and the control group on the potential of creactivy development Keywords: TRIZ, integraded STEM topic, creative competence, EPoC sciences 176