Vận dụng triz xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học vật lý phần từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11

Vận dụng triz xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học vật lý phần từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HỒ CHÍ MINH ****************** NGUYỄN THỊ THU THẢO VẬN DỤNG TRIZ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DÙNG CHO DẠY HỌC VẬT LÝ PHẦN “TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NHẰM BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH Chuyên ngành: Lý luận phương pháp dạy học môn vật lý Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ Thành phố Hồ Chí Minh – 2010 LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn : - Cô Phạm Thị Phú - PGS.TS Đại Học Vinh - người trực tiếp hướng dẫn tận tình động viên khuyến khích để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ - Quý thầy cô tổ phương pháp giảng dạy, khoa vật lý, thư viện, phịng khoa học cơng nghệ sau đại học, trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, thư viện khoa học tổng hợp tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hồn thành khóa học luận văn thạc sĩ - Ban giám hiệu thầy cô tổ vật lý trường THPT Nguyễn Hữu Tiến, trường PTTH Nguyễn Hữu Cầu, trường THPT Nguyễn Huệ tạo điều kiện góp ý chân thành cho tác giả làm luận văn Tác giả Nguyễn Thị Thu Thảo DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BT: Bài tập BTVL: Bài tập vật lý BTLT: Bài tập luyện tập BTST: Bài tập sáng tạo GV: Giáo viên HS: Học sinh PPLST: Phương pháp luận sáng tạo SGK: Sách giáo khoa SGKVL11CB: Sách giáo khoa vật lý 11 SGKVL11NC: Sách giáo khoa vất lý 11 nâng cao SBTVL11CB: Sách tập vật lý 11 SBTVL11NC: Sách tập vật lý 11 nâng cao THPT: Trung học phổ thông MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Xã hội loài người trải qua thời kỳ văn minh : nông nghiệp, công nghiệp, thông tin sáng tạo Bước vào kỉ 21, yếu tố quan trọng để thành công kinh tế dần trở thành yếu tố nguồn nhân lực động, sáng tạo, có khả độc lập giải vần đề định Nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu thời đại đặt trọng trách lên vai ngành giáo dục đào tạo Để thực nhiệm vụ ấy, trường học, việc trang bị kiến thức, kỹ phương pháp chuyên môn, việc rèn luyện tư sáng tạo (quá trình suy nghĩ giải vấn đề định) ngày trở nên cấp thiết quan trọng Trước sáng tạo xem yếu tố thần bí, bẩm sinh, thiên phú khoa học sáng tạo đúc kết nhiều thành tựu giúp người bình thường đưa thực ý tưởng mới, có ích Trên giới có nhiều trường đại học công ty dạy học tư sáng tạo môn học riêng với mục đích đào tạo người biết sáng tạo cách hiệu Ở trường học nước ta, phương pháp luận sáng tạo chưa ý mức trình giáo dục đào tạo Việc rèn luyện tư sáng tạo cho học sinh không quan tâm ý nhiều thực gián tiếp thông qua việc học môn học Ở môn vật lý, hoạt động giúp rèn luyện tư phát triển lực sáng tạo cho học sinh hoạt động giải tập Tuy nhiên phương pháp suy nghĩ chủ yếu phương pháp thử sai, thiếu định hướng, thiếu phương pháp khoa học gây lãng phí lớn hiệu Hơn hệ thống tập vật lý chương trình hầu hết tốn phát biểu đúng, với kiện cho sẵn đủ gợi ý cho học sinh sử dụng vài cơng thức hay định luật Các tập mang tính luyện tập giúp học sinh tái kiến thức phương pháp biết, tập thực tế sống đa dạng mà em gặp Do việc giải tập chưa rèn luyện khơi gợi tư sáng tạo cho học sinh, chưa làm học sinh hứng thú học tập thấy ích lợi việc học vật lý đời sống Đa số học sinh kể sinh viên trường lúng túng gặp vấn đề thực sống, cách suy nghĩ, áp dụng kiến thức nào, áp dụng để giải quyết, không liên kết kiến thức học vào thực tế công việc sống Để có kết quả, việc rèn luyện tư sáng tạo phải thực cách thường xuyên học sinh ngồi ghế nhà trường Học sinh phải rèn luyện phương pháp suy nghĩ khoa học hiệu để giải vấn đề Phương pháp luận sáng tạo với hạt nhân “lý thuyết giải toán sáng chế” (theory of inventive problem solving, viết tắt từ tiếng nga chuyển sang kí tự lating TRIZ) Genrikh Saulovich Altshuller (người Nga) sáng lập cung cấp cho q trình tư cơng cụ hữu hiệu giúp định hướng suy nghĩ có hiệu cao Đó chìa khố mở cho người học cánh cửa dẫn đến việc điều khiển trình suy nghĩ có định hướng khoa học dẫn đến sáng tạo Bên cạnh việc dạy TRIZ môn học riêng, ta hồn tồn áp dụng TRIZ vào q trình dạy mơn học khác, chẳng hạn vật lý để bước giúp định hướng điều khiển tư người học Vì dạy học vật lý, việc áp dụng TRIZ để xây dựng hệ thống tập sáng tạo (BTST) nhằm rèn luyện cho học sinh cách suy nghĩ giải vấn đề theo thủ thuật, quy luật TRIZ giúp học sinh phát triển tư sáng tạo, gắn kết kiến thức học vào toán thực tế sống Trong phạm vi đề tài luận văn Thạc sỹ, xin đề cập đến việc vận dụng nguyên tắc (thủ thuật) quy luật TRIZ để xây dựng hệ thống BTST tạo phần “Từ trường cảm ứng điện từ” đề xuất phương án sử dụng BTST xây dựng nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Do tơi chọn đề tài : “Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống tập sáng tạo dùng cho dạy học vật lý phần “Từ trường cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT, nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh.” Mục đích nghiên cứu Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống BTST phần “Từ trường cảm ứng điện từ” Vật lý 11 đề xuất phương án sử dụng dạy học Khách thể đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Học sinh lớp 11 THPT; - Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy học tập Vật lý; Phạm vi nghiên cứu - Bài tập sáng tạo dùng cho phần “ Từ trường cảm ứng điện từ ” lớp 11 THPT Giả thuyết khoa học - Có thể vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống BTST phần “Từ trường cảm ứng điện từ” đảm bảo yêu cầu tính khoa học, sư phạm, khả thi điều kiện trường THPT nước ta - Việc sử dụng TRIZ hướng dẫn HS giải BTST học vật lý truyền thống góp phần bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh, nâng cao chất lượng dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu 6.1 Tìm hiểu phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật (TRIZ) 6.2 Tìm hiểu khái niệm tập sáng tạo vật lý, mối quan hệ BTST TRIZ với việc bồi dưỡng tư sáng tạo cho HS dạy học 6.3 Phân tích mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ nghiên cứu nội dung kiến thức chương “Từ trường” “Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT 6.4 Tìm hiểu thực tế dạy học tập chương “Từ trường” “Cảm ứng điện từ” số trường THPT TP HCM 6.5 Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống BTST môn Vật lý phần “Từ trường cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT 6.6 Đề xuất phương án sử dụng hệ thống BTST xây dựng để bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh 6.7 Tiến hành thực nghiệm sư phạm trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp, tính khả thi tính hiệu dạy học hệ thống BTST phần “Từ trường cảm ứng điện từ” Phương pháp nghiên cứu 7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu tài liệu mục tiêu dạy học vật lý giai đoạn nay, việc rèn luyện tư duy, lực sáng tạo cho học sinh - Nghiên cứu tài liệu phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật (TRIZ) - Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách tập (định tính định lượng) 7.2 Phương pháp điều tra - Dự giờ, phiếu điều tra 7.3 Phương pháp thực nghiệm - Thực nghiệm Vật lý - Thực nghiệm sư phạm 7.4 Đóng góp đề tài + Về lý luận - Đề tài nghiên cứu lý thuyết phương pháp luận sáng tạo nhằm áp dụng vào việc bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh - Nghiên cứu mơ hình vận dụng số nguyên tắc TRIZ để xây dựng BTST vật lý dùng bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh, sử dụng nguyên tắc: nguyên tắc phân nhỏ, kết hợp, đảo ngược, thay sơ đồ học, linh động, vạn năng, chuyển sang chiều khác, sử dụng trung gian - Nghiên cứu mơ hình vận dụng số nguyên tắc TRIZ để đặt câu hỏi định hướng tư cho học sinh việc giải tập nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh, sử dụng nguyên tắc: nguyên tắc phân nhỏ, kết hợp, đảo ngược, thay sơ đồ học, phẩm chất cục bộ, liên tục tác động có ích, giải thiếu hay thừa, chuyển sang chiều khác, linh động, vạn năng, dự phòng, sử dụng trung gian, phản trọng lượng + Về thực tiễn - Xây dựng hệ thống 20 BTST vật lý phần “từ trường cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT - Đề xuất phương án sử dụng BTST dạy học vật lý phần “ Từ trường cảm ứng điện từ” để bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh - Giúp học sinh gắn kết kiến thức học với việc giải toán thực tế, hứng thú học tập vật lý - Giúp học sinh tiếp cận với phương pháp luận sáng tạo (TRIZ) để nâng cao hiệu tư sáng tạo Cấu trúc luận văn - Mở đầu (5 trang) - Nội dung: chương Chương Cơ sở lý luận xây dựng sử dụng hệ thống tập sáng tạo dạy học vật lý trường THPT theo phương pháp luận sáng tạo (TRIZ) (34 trang) Chương Xây dựng sử dụng tập sáng tạo phần “Từ trường cảm ứng điện từ” lớp 11 (47 trang) Chương Thực nghiệm sư phạm (11 trang) - Kết luận (2 trang) - Tài liệu tham khảo - Phụ lục CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT 1.1 Mục tiêu nhiệm vụ cụ thể trình dạy học vật lý trường THPT giai đoạn 1.1.1 Mục tiêu chung giáo dục phổ thông Hội nghị Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam lần 2, khoá VIII rõ mục tiêu giáo dục giai đoạn là: “Nhiệm vụ mục tiêu giáo dục nhằm xây dựng người gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc chủ nghĩa xã hội, có đạo đức sáng, ý chí kiên cường xây dựng bảo vệ Tổ quốc, tham gia tích cực vào nghiệp cơng nghiệp hố đại hố đất nước, giữ gìn phát huy giá trị văn hố dân tộc, có lực tiếp thu văn hoá nhân loại, phát huy tiềm dân tộc người Việt Nam, có ý thức cộng đồng phát huy tính tích cực cá nhân, làm chủ tri thức khoa học công nghệ đại, có tư sáng tạo, có kỹ thực hành giỏi, có tác phong cơng nghiệp, có tính tổ chức kỷ luật, có sức khoẻ, người thừa kế xây dựng chủ nghĩa xã hội vừa hồng vừa chuyên…”.[11] Dựa vào mục tiêu chung mà nhà trường THPT xây dựng mục tiêu nhiệm vụ cụ thể hoạt động dạy học giáo dục nhà trường Mục tiêu hoạt động dạy học Vật lý trường THPT không nằm mục tiêu chung xác định, dựa vào mục tiêu chung mà mục tiêu cụ thể việc dạy học Vật lý đề 1.1.2 Mục tiêu nhiệm vụ cụ thể hoạt động dạy học vật lý trường THPT [14],[24] Mục tiêu kiến thức + Cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức vật lý bản, khoa học, đại bao gồm: - Các khái niệm vật, tượng trình vật lý thường gặp đời sống, kỹ thuật - Các đại lượng, định luật nguyên lý vật lý - Những nội dung số thuyết vật lý quan trọng - Những ứng dụng phổ biến vật lý đời sống, kỹ thuật - Các phương pháp chung nhận thức khoa học phương pháp đặc thù vật lý Mục tiêu kỹ - Biết quan sát tượng trình vật lý tự nhiên, đời sống ngày thí nghiệm, biết điều tra, sưu tầm, thu thập thông tin cần thiết cho việc học môn vật lý - Sử dụng dụng cụ đo phổ biến vật lý, có kỹ lắp ráp tiến hành thí nghiệm vật lý đơn giản - Biết phân tích, tổng hợp xử lý thơng tin thu để rút kết luận, đề dự đoán mối quan hệ, chất hện tượng vật lý, đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đốn - Vận dụng kiến thức để mơ tả giải thích tượng, trình vật lý, giải tập vật lý giải vấn đề đơn giản đời sống sản xuất mức độ phổ thông - Sử dụng thuật ngữ vật lý, đồ thị để trình bày rõ ràng xác hiểu biết kết thu qua thu thập xử lý thông tin - Rèn luyện tư duy, phát triển lực sáng tạo khả tự học, khả hoạt động độc lập học sinh Mục tiêu thái độ + Giáo dục đạo đức cho học sinh kĩ thuật tổng hợp cho học sinh, bao gồm : - Có hứng thú học vật lý, u thích, tìm tịi khoa học, trân trọng đóng góp vật lý học tiến xã hội công lao nhà khoa học - Có thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, xác, cẩn thận, có tinh thần hợp tác việc học môn vật lý, áp dụng hiểu biết đạt - Có ý thức vận dụng hiểu biết vật lý vào đời sống kĩ thuật nhằm cải thiện điều kiện sống học tập, bảo vệ môi trường sống tự nhiên Nhiệm vụ cụ thể Từ mục tiêu cụ thể đề ra, nhiệm vụ cụ thể hoạt động dạy học vật lý bao gồm: - Nhiệm vụ thứ cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức vật lý , khoa học, đại kĩ kĩ xảo vật lý - Nhiệm vụ thứ hai góp phần mơn học khác rèn luyện tư duy, bồi dưỡng lực sáng tạo khả tự học khả hoạt động độc lập học sinh Để thực nhiệm vụ này, người giáo viên phải nắm vững trình nhận thức, hiểu rõ phẩm chất tư sáng tạo hoạt động tự lực phương pháp bồi dưỡng chúng Đồng thời phải có nghệ thuật kết hợp việc rèn luyện với trình dạy học vật lý - Nhiệm vụ thứ ba góp phần giáo dục giới quan nhân cách, đạo đức cho học sinh - Nhiệm vụ thứ tư giáo dục kỉ thuật tổng hợp cho học sinh  Các mục tiêu nhiệm vụ có mối liên hệ biện chứng với thực đồng thời hoạt động dạy học vật lý nhà trường Tuy nhiên nhiều giáo viên tập trung ý đến việc cung cấp hệ thống kiến thức kỹ vật lý cho học sinh khơng ý mức đến mục tiêu cịn lại, đặc biệt nhiệm vụ bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Trong xã hội ngày với tốc độ phát triển nhanh khoa học công nghệ lượng tri thức khổng lồ địi hỏi người có trí tuệ động tư sáng tạo T.Edison nói: “Nhiệm vụ quan trọng văn minh dạy người biết suy nghĩ.” Chính mà việc nghiên cứu để thực mục tiêu nhiệm vụ bồi dưỡng tư sáng tạo điều cần cấp thiết giai đoạn giáo dục đào tạo 1.2 Bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh dạy học vật lý 1.2.1 Khái niệm tư Theo tâm lý học, tư q trình phân tích tổng hợp, so sánh, trừu tượng hố, khái qt hố đường tìm mới.[30] Nói rõ hơn, tư trình nhận thức phản ánh thuộc tính chất, mối liên hệ quan hệ có tính chất quy luật vật, tượng thực khách quan phổ biến chúng.[14, tr.40] * Các đặc điểm tư học tập vật lý [14; tr.40, tr.41, tr.43]  Tư tình có vấn đề Vấn đề câu hỏi, nhiệm vụ mà kiến thức kinh nghiệm cũ học sinh chưa thể trả lời hay giải Tình có vấn đề trạng thái tâm lý học sinh nhận thức vấn đề có nhu cầu giải vấn đề Trong trình dạy học giáo viên tổ chức cho học sinh thấy vấn đề mong muốn giải q trình tư bắt đầu Có nhiều hình thức tham gia học sinh vào học làm việc với sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, thảo luận nhóm, tham gia trị chơi vật lý, tự lực giải tập, làm thí nghiệm đơn giản Chính hoạt động cụ thể kích thích hứng thú học tập cho học sinh sở hoạt động tư diễn mạnh mẽ  Tư có tính khái qt gián tiếp Tư khái qt phản ánh thuộc tính chung, mối liên hệ chung cho vật tượng.Tư gián tiếp phải sử dụng công cụ ngôn ngữ  Tư có quan hệ mật thiết với ngơn ngữ Ngơn ngữ phương tiện tư từ khâu mở đầu tư tình có vấn đề đến trình thực thao tác tư sản phẩm tư khái niệm, phán đốn, suy lý phải sử dụng ngơn ngữ Do rèn luyện ngơn ngữ cho học sinh quan trọng, ngôn ngữ khái niệm, đại lượng, định luật vật lý Việc nắm vững kiến thức không diễn đầu học sinh mà phải phát biểu lời thông qua việc mơ tả tượng vật lý, giải thích chúng, tìm đại lượng đặc trưng định luật chi phối chúng Cần tránh việc yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi đơn giản phát biểu định nghĩa, định luật…Trong ... thống tập sáng tạo dùng cho dạy học vật lý phần ? ?Từ trường cảm ứng điện từ? ?? lớp 11 THPT, nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh.” Mục đích nghiên cứu Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống BTST phần ? ?Từ. .. tập Vật lý; Phạm vi nghiên cứu - Bài tập sáng tạo dùng cho phần “ Từ trường cảm ứng điện từ ” lớp 11 THPT Giả thuyết khoa học - Có thể vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống BTST phần ? ?Từ trường cảm ứng. .. để tư sáng tạo, cho việc vận dụng TRIZ để xây dựng nên hệ thống tập sáng tạo dùng cho dạy học vật lý dùng hệ thống tập để bồi dưỡng tư sáng tạo học sinh góp phần bồi dưỡng tư sáng tạo cho HS thực