Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dạy học chương Từ trường Vật lý 11 nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

Sử dụng bài tập, trong đó có bài tập sáng tạo như một công cụ để phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh trong dạyhọc Vật lí.. Bài tập sáng tạo về Vật lí ở trường TH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-HOÀNG THỊ THU HƯƠNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO

HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HỌC

NGHỆ AN - 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-HOÀNG THỊ THU HƯƠNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO

HỌC SINH

Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học Vật lý

Mã số: 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC

2

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến

thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Đình Thước – người

trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn Sự nhiệt tình, tận tâm chỉ dẫn của thầy là yếu tố quan trọng góp phần giúp tôi hoàn thành luận văn.

Kế đến, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý thầy,

cô giảng dạy đã tận tình chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình học tập Tôi xin gởi lời cảm ơn đến phòng Sau Đại học, khoa Vật lý trường ĐH Vinh và BGH, phòng đào tạo trường ĐH Sài Gòn đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập.

Tôi xin gởi lời cảm ơn đến BGH và tổ bộ môn Vật lý trường THPT Trần Quang Khải (nơi tôi đang công tác) đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường.

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này.

TP Hồ Chí Minh, Tháng 9 năm 2012

Tác giả Hoàng Thị Thu Hương

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Đóng góp của đề tài 3

8 Cấu trúc của Luận văn 3

Chương 1: Cơ sở lý luận của việc xây dựng bài tập sáng tạo về vật lí 5

1.1 Tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình học vật lí 5

1.1.1 Khái niệm tư duy 5

1.1.2 Những đặc điểm của tư duy 5

1.1.3 Tư duy vật lí 6

1.1.4 Khái niệm tư duy sáng tạo 7

1.1.5 Khái niệm tư duy sáng tạo 7

1.1.6 Các yếu tố và quá trình tâm lý trong tư duy sáng tạo 8

1.1.7 Các biện pháp hình thành và phát triển tư duy sáng tạo của HS trong dạy học vật lí 9

1.1.8 Khái niệm năng lực 11

1.2 Cơ sở lý thuyết của bài tập sáng tạo 12

1.2.1 Bài tập sáng tạo 13

1.2.2 Các dấu hiệu nhận biết BTST về vật lí 14

1.2.3 TRIZ cơ sở phương pháp luận BTST vật lí 17

1.3 Phương pháp xây dựng BTST về vật lí dựa vào các nguyên tắc của TRIZ .18

1.3.1 Các nguyên tắc của TRIZ .18

1.3.2 Giới thiệu một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vào dạy học vật lí .20

4

1.4 Chiến lược giải bài tập sáng tạo về vật lí 28

Kết luận chương 1 30

Chương 2: Xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo chương “Từ trường” lớp 11 31

2.1 Mục tiêu dạy học chương “Từ trường” 31

2.2 Tóm tắt nội dung cơ bản của phần “ Từ trường” 31

2.3 Tìm hiểu thực trạng dạy và học bài tập chương “Từ trường” ở một số trường THPT TP Hồ Chí Minh 33

2.3.1 Thực trạng xuất bản trên thị trường về bài tập sáng tạo 23

2.4 Hệ thống bài tập sáng tạo dạy học chương “Từ trường” 34

2.5 Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí 62

2.5.1 BTST trong tiết học xây dựng kiến thức mới 62

2.5.2 Bài tập sáng tạo trong tiết học luyện tập giải bài tập vật lí 62

GIÁO ÁN 1 63

GIÁO ÁN 2 70

GIÁO ÁN 3 77

GIÁO ÁN 4 82

2.5.3 BTST trong tiết học ôn tập tổng kết hệ thống hóa kiến thức 69

2.5.4 BTST Trong tiết học thực hành thí nghiệm vật lí 75

2.5.5 BTST trong hoạt động ngoại khóa 76

2.5.6 BTST trong kiểm tra thi tuyển HS giỏi 76

Kết Luận chương 2 87

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 88

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 88

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 88

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 89

3.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm 89

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 89

3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 89

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 89

3.3.1 Công tác chuẩn bị 89

3.3.2 Tiến hành thực nghiệm 89

3 4 Kết quả thực nghiệm 90

3.4.1 Tiêu chí đánh giá 90

3.4.2 Đánh giá kết quả 90

3.4.2.1 Đánh giá thái độ học tập của học sinh, sự phù hợp của các BTST .91

3.4.2.2 Đánh giá tính khả thi của quá trình dạy học 91

3.4.2.3 Đánh giá chất lượng học tập của học sinh và hiệu quả của quá trình 92

3.5 Bảng xử lý kết quả 93

Kết luận chương 3 97

Kết luận chung 98

Tài liệu tham khảo 99 Phụ lục PL

6

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ TRONG LUẬN VĂN

Sơ đồ 1: Chu trình sáng tạo 8

Sơ đồ 2: Mô hình xây dựng và sử dụng BTST 17

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN Hình 2.1 Bài tập 3 21

Hình 2.2 Bài tập 4 22

Hình 2.3 Bài tập 6 24

Hình 2.4 Bài tập 7 25

Hình 2.5 Bài tập 8 26

Hình 2.6 Bài tập 9 27

Hình 2.7 Bài tập 10 29

Hình 2.8 Bài tập 10 29

Hình 2.9 Bài tập 13 33

Hình 2.10 Bài tập 14 34

Hình 2.11 Bài tập 16 36

Hình 2.12 Bài tập 17 37

Hình 2.13 Bài tập 18 38

Hình 2.14 Bài tập 19 39

Hình 2.15 Bài tập 21 40

Hình 2.16 Bài tập 22 41

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN

8

Bảng 3.1 Bảng thống kê các điểm số kết quả của bài kiểm tra 56

Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất, tần suất tích lũy 57

Bảng 3.3 Bảng tham số thống kê 57

Biểu đồ điểm số 60

Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy 60

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Muốn thực hiện được sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước, giữ gìnbảo vệ toàn vẹn lãnh thổ của Tổ quốc trong xu thế hội nhập quốc tế trênmọi lĩnh vực, sự tồn vong, hưng thịnh nước ta ngày nay phụ thuộc vàonguồn lao động có chất lượng cao, phụ thuộc năng lực sáng tạo của mỗicông dân trên mọi lĩnh vực của xã hội Vì vậy nâng cao chất lượng giáo dụccủa nước ta hiện nay là một vấn đề quan trọng trong sự cạnh tranh quyếtliệt giữa các quốc gia

Sự nghiệp giáo dục nước ta không nằm ngoài vấn đề giáo dục của cácquốc gia trên thế giới Cần phải đổi mới toàn diện về các thành tố của quátrình dạy học trong nhà trường

Dạy học Vật lí ở trường phổ thông, góp phần thực hiện mục tiêu giáodục Một trong những nhiệm vụ quan trọng của dạy học Vật lí ở trường phổthông là phát triển trí tuệ của học sinh, đỉnh cao là tư duy sáng tạo, nănglực sáng tạo Sử dụng bài tập, trong đó có bài tập sáng tạo như một công cụ

để phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh trong dạyhọc Vật lí Bài tập sáng tạo về Vật lí ở trường THPT nước ta có tỉ lệ còn rấthạn chế trong hoạt động học tập của học sinh

Với những lý do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu “ Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dạy học chương “Từ trường” Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh.”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống BTST chương “Từ trường” Vật lí 11 và đề xuấtphương án sử dụng trong dạy học bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Quá trình dạy học Vật lí ở trường THPT

- Bài tập sáng tạo về Vật lí THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Bài tập sáng tạo chương “Từ trường” Vật lí 11

10

- Hoạt động giải bài tập sáng tạo của HS lớp 11, THPT

4 Giả thuyết khoa học

- Nếu xây dựng được hệ thống BTST dạy học chương “Từ trường”Vật lí 11, đảm bảo tính khoa học, đáp ứng mục tiêu nội dung dạy học thì cóthể góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong học tập

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu phương pháp luận sáng tạo khoa học

5.2 Nghiên cứu lý thuyết bài tập sáng tạo về Vật lí; mối quan hệ giữa BTSTvới việc bồi dưỡng tư suy sáng tạo cho HS trong dạy học

5.3 Phân tích mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ năng và nghiên cứunội dung kiến thức chương “Từ trường” lớp 11 THPT

5.4 Tìm hiểu thực tế dạy học bài tập chương “Từ trường” ở một số trườngTHPT TP Hồ Chí Minh

5.5 Xây dựng hệ thống các BTST chương “Từ trường” Vật lí 11

5.6 Đề xuất các phương án sử dụng hệ thống BTST đã xây dựng để bồidưỡng tư suy sáng tạo cho học sinh

5.7 Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp,tính khả thi và tính hiệu quả của dạy học hệ thống BTST chương Từtrường

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các tài liệu về phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của

HS, bài tập sáng tạo, sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí

- Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp luận sáng tạo

- Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bàitập Vật lí lớp 11

6.2 Phương pháp điều tra

- Dự giờ, sử dụng phiếu điều tra tìm hiểu đánh giá thực trạng dạy họcbài tập Vật lí ở trường THPT

6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Thử nghiệm dạy học theo kết quả nghiên cứu của đề tài ở trườngTHPT để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

6.4 Phương pháp thống kê toán học

- Xử lý các số liệu điều tra và các kết quả thực nghiệm sư phạm

+ Bài tập thừa hoặc thiếu dữ kiện: 5 bài

+ Bài tập thí nghiệm: 2 bài

+ Bài tập giải thích một hiện tượng : 1 bài

- Ngoài ra hệ thống bài tập sáng tạo kèm theo câu hỏi hướng dẫn dựatheo các nguyên tắc sáng tạo TRIZ nhằm bồi dưỡng phát tư duy và nănglực sáng tạo của học sinh

- Đề xuất được các phương án sử dụng bài tập sáng tạo nhằm bồidưỡng tư duy sáng tạo

- Thiết kế 4 tiến trình dạy học bài tập sáng tạo chương “Từ trường”theo các phương án đã đề xuất nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho họcsinh

- Luận văn có thể dùng làm tư liệu để phát hiện và bồi dưỡng học sinh

có năng khiếu về Vật lí ở trường THPT

8 Cấu trúc luận văn

- Mở đầu (2 trang)

- Nội dung : 3 Chương

Chương 1 Bài tập sáng tạo về Vật lí với việc phát triển tư duy và nănglực sáng tạo của học sinh (15 trang)

Chương 2 Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo Chương Từ trường (36trang)

Chương 3 Thực ngiệm sư phạm (9 trang)

12

- Kết luận (2 trang)

- Tài liệu tham khảo (2 trang)

- Phụ lục (15 trang)

Tư duy phản ánh thực tế một cách khái quát vì nó phản ánh nhữngthuộc tính của hiện thực thông qua các khái niệm lại tách khỏi những sự vật

cụ thể, những cái chứa dựng những thuộc tính đó Tư duy phản ánh hiệnthực một cách gián tiếp vì nó thay thế những hành động thực tế với chínhcác sự vật bằng các hành động tinh thần với những hình ảnh của chúng chophép giải quyết những nhiệm vụ thực tế thông qua các hoạt động tinh thầnbằng cách dựa trên những tri thức về các thuộc tính và các mối quan hệ củacác sự vật được củng cố trong các khái niệm

1.1.2 Những đặc điểm của tư duy

Tính “có vấn đề” khi gặp những hoàn cảnh, những tình huống mà vốnhiểu biết đã có, phương pháp hoạt động đã biết của con người không đủgiải quyết, lúc đó con người rơi vào hoàn cảnh có vấn đề (hay còn gọi làtình huống có vấn đề) Khi ấy, con người phải vượt khỏi phạm vi hiểu biết

và đi tìm kiến thức, con đường giải quyết hay nói cách khác con người phải

tư duy

- Tính khái quát của tư duy: Tư duy có khả năng khám phá những

thuộc tính chung, những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật của hàng loạt

sự vật hiện tượng Do vậy tư duy mang tính khái quát

- Tính gián tiếp của tư duy: Ở mức độ nhận thức cảm tính, con người

phản ánh trực tiếp sự vật hiện tượng bằng các giác quan của mình và cũng

14

chỉ có được những hình ảnh cảm tính về các sự vật, hiện tượng đó Trong

tư duy con người phản ánh thế giới một cách trực tiếp, phản ánh bằng ngônngữ

- Tư duy có quan hệ trực tiếp với ngôn ngữ: Ngôn ngữ được xem là

phương tiện của tư duy Trong quá trình tư duy nhờ sự tham gia của hệthông tin ngôn ngữ mà con người tiến hành thao tác tư duy Cuối cùng sảnphẩm của tư duy là những khái niệm, phán đoán, suy lý… được biểu đạtbằng từ ngữ, câu v.v…

- Tư duy có quan hệ mật thiết nhận thức cảm tính: Tư duy nhận thức

cảm tính thuộc hai mức nhận thức khác nhau không tách rời nhau, có quan

hệ chặt chẽ bổ sung cho nhau, chi phối lẫn nhau Trong hoạt động nhậnthức “nói chung chung nhận thức cảm tính bao giờ cũng có tính tư duy trừutượng, tựa hồ như làm thành chỗ dựa cho tư duy” Ngược lại, tư duy và kếtquả của nó chi phối khả năng cảm giác và tri giác, làm cho khả năng cảmgiác và tri giác, làm cho khả năng cảm giác của con người mang tính lựachọn, tính ý nghĩa

1.1.3 Tư duy Vật lí

Tư duy Vật lí là sự quan sát các hiện tượng Vật lí, phân tích một hiệntượng phức thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng nhữngmối quan hệ định tính và định lượng của các hiện tượng và các đại lượngVật lí, dư đoán các hệ quả mới các lý thuyết và vận dụng sáng tạo nhữngkiến thức khái quát thu được từ thực tiễn

Các hiện tượng Vật lí trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những địnhluật chi phối chúng lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tácđộng chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta có thể quan sát đượckết quả tổng hợp cuối cùng của chúng Vì thế những đặc tính bản chất vàquy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên phải phân tích được hiện tượng phứctạp thành những thành phần, những bộ phận, những giai đoạn bị chi phốibởi một số ít nguyên nhân, một số yếu tố

Trong quá trình nhận thức Vật lí con người phải sử dụng tổng hợpnhiều hình thức tư duy như tư duy lý luận, tư duy lôgíc và hình thức đặcthù của Vật lí học.

1.1.4 Khái niệm Sáng tạo

“Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩmtinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị” (Sángtạo Bách khoa toàn thư Liên Xô Tập 2, trang 54)

Sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kỳ cái gì có tính mới và tính ích lợi

“Tính mới” là sự khác biệt của đối tượng trước so với đối tượng cùng loại

ra đời trước đó về mặt thời gian (đối tượng tiền thân) “Tính lợi ích” chỉ thểhiện khi đối tượng cho trước hoạt động đúng chức năng và phạm vi ápdụng của nó Khái niệm “phạm vi áp dụng” có xuất thân từ luận điểm triếthọc “chân lý là cụ thể”: Một kết luận chỉ đúng trong không gian, thời gian,hoàn cảnh, điều kiện cụ thể

1.1.5 Khái niệm tư duy sáng tạo

Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề có tính sángtạo

Theo Rubinski: “tư duy bắt đầu tình huống “có vấn đề” hay “vấn đề”

là điều kiện cần để khởi động tư duy Vấn đề (bài toán) là đối tượng của tưduy

Vấn đề là trạng thái tâm lý của con người lúng túng xuất hiện trongquá trình nhận thức hay hoạt động thực tiễn như một mâu thuẫn giữa cái đãbiết và cái chưa biết, giữa chủ thể và khách thể Vấn đề là tình huống, ở đóngười giải biết mục đích cần đạt nhưng không biết cách đạt đến mục đíchhoặc không biết cách tối ưu đạt đến mục đích trong một số cách đã biết

Tư duy sáng tạo và hình thành phát triển dần dần theo quy luật từ tiệmcận đến nhảy vọt, kiểu mưa dầm thấm lâu, hạt cát bé tích tụ lâu ngày thànhbãi phù sa lớn Trong dạy học cần rèn luyện kỹ năng tư duy sáng tạo giúpcho học sinh giúp học sinh giải quyết tốt bài tập (vấn đề), về lâu dài tiến tớiđiều khiển tư duy sáng tạo

16

Sau đây là mô hình quá trình phát triển tư duy sáng tạo theo phươngpháp thử và sai theo quan điểm lý thuyết thông tin.

1.1.6 Các yếu tố và quá trình tâm lý trong tư duy sáng tạo

Các công trình nghiên cứu về tâm lý học sáng tạo, đã chỉ ra rằng, tưduy sáng tạo là sự nhảy vọt về chất của quá trình tích lũy về lượng của cácthành tố tâm lý: Trí nhớ, tính liên tưởng, trí tưởng tượng, ngoài ra trực giác(linh tính) cũng có vai trò quan trọng

a Trí nhớ : có chức năng ghi nhớ, lưu trữ, tái hiện các thông tin mà

chủ thể đã và đang có Nhờ trí nhớ, tri thức đã được vận dụng trong tìnhhuống mới Như vậy, trí nhớ là một điều kiện quan trọng đối với sự pháttriển tư duy sáng tạo Ngoài chức năng ưu việt của trí nhớ, TRIZ phát hiệnảnh hưởng tiêu cực của trí nhớ đối với tư duy sáng tạo: trí nhớ tạo nên tính

ì tâm lý hướng suy nghĩ của người giải bài toán về phía quen thuộc, đã biết,cản trở đi đến cái mới

Dựa vào quy luật hoạt động của trí nhớ, trong dạy học, để tăng cườngtrí nhớ cho học sinh, cần dạy kiến thức một cách có hệ thống từ dễ đến khó,quá trình truyền thụ kiến thức phải theo các giai đoạn: nhận biết thônghiểu vận dụng, các kiến thức đã học cần được hệ thống hóa để sắp xếpchúng trong bộ trí nhớ Trí nhớ là hoạt động của phản xạ có điều kiện nênthường xuyên ôn tập là một phương pháp có hiệu quả để tăng cường trínhớ Dùng nhiều phương tiện trực quan để truyền thụ kiến thức nhằm gây

ấn tượng mạnh giúp học sinh nhớ lâu kiến thức Mục đích học tập chínhxác, thái độ học tập nghiêm túc, nổ lực học tập, là điều kiện để phát triển trínhớ

b Tính liên tưởng là khả năng của con người từ ý nghĩ này thông qua

một mối liên kết dựa trên kinh nghiệm nào đó để đi đến ý nghĩa khác Liêntưởng xảy ra theo nhiều hướng khác nhau tùy theo người suy nghĩ chú ý vànhấn mạnh vào khía cạnh nào của đối tượng suy nghĩ Khả năng liên tưởnggiúp cho việc xuất phát các ý tưởng trong đó có ý tưởng sáng tạo

Trong dạy học cần chú ý phân tích quá trình vận dụng trí nhớ để pháthiện mối liên hệ giữa bài tập tình huống xuất phát với các bài tập kháctương tự Cần hướng cho HS suy nghĩ theo một hướng rõ ràng: từ nhu cầugiải BT đến thu nhận thông tin khác, phát hiện mối liên hệ giữa thông tinđược cung cấp, trí nhớ và mục tiêu cần đạt tới Cần đặt câu hỏi loại nhưkiến thức này liên quan gì đến thông tin mình được cung cấp, liên quan gìđến mục tiêu của BT…? Việc tập cho HS dùng phép liên tưởng trong cácBTST sẽ hình thành và phát triển ở họ năng lực liên tưởng.

c Trí tưởng tượng giúp ta nhìn thấy trước sản phẩm hoạt động trong

nhiều trường hợp, là một hoạt động mang tính sáng tạo Trí tưởng tượngcung cấp cho con người những gì mà thực tại chưa kịp hoặc không thể chocon người Người có tri thức và kinh nghiệm thực tiễn phong phú, đa dạngthường có năng lực tưởng tượng mạnh hơn người chỉ biết một mặt tri thức

Để phát triển trí tưởng tượng cho HS, các BT (vấn đề) cần xuất phát từ thựctiễn, phải đa dạng, việc giải BT phải sử dụng kiến thức tổng hợp nhiều mônhọc

d Trực giác (linh tính) Tính trưc giác giúp người giải có nhiều ý

tưởng từ vùng tiềm thức và vô thức trong quá trình giải toán ngoài các ýtưởng có nhờ ý thức Để hình thành khả năng trực giác cho HS, cần tạokhông khí học tập thoải mái, để không ràng buộc, hạn chế để suy nghĩtrong vùng ý thức rõ ràng, mạch lạc, thoải mái Từ đó giúp giải phóng thêmnhiều ý tưởng xuất phát từ tiềm thức và vô thức

Như vậy, cần tích lũy về lượng cho các thành tố tâm lý: trí nhớ, tínhliên tưởng, trí tưởng tượng, trực giác để dẫn đến sự nhảy vọt về chất đó là

tư duy sáng tạo

1.1.7 Các biện pháp hình thành và phát triển tư duy sáng tạo của HS trong dạy học Vật lí

a Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

18

Kiến thức Vật lí trong trường phổ thông luôn mới mẻ đối với học sinh.Trong nghiên cứu kiến thức mới thường xuyên tạo ra những tình huống cóvấn đề đòi hỏi học sinh phải đưa ra những giả thuyết, giải quyết vấn đềtheo những ý kiến mới, giải pháp mới.

Tổ chức quá trình nhận thức của HS để xây dựng kiến thức mới tốtnhất là theo chu trình sáng tạo khoa học: [vấn đề giả thuyết hệ quả thínghiệm kiểm tra]

Quá trình học tập Vật lí học sinh nắm vững các bước nghiên cứu theochu trình sáng tạo khoa học Vật lí, tự thân các em hình thành và phát triển

tư duy sáng tạo của mình

Trong đổi mới PPDH, GV cần phải vận dụng các phương pháp tíchcực dạy học môn Vật lí; các phương pháp chủ yếu: DH giải quyết vấn đề,phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình, là những phương phápdạy học Vật lí có điều kiện tốt nhất để hình thành và phát triển tư duy sángtạo của học sinh

b Tổ chức cho học sinh giải các bài tập sáng tạo về Vật lí

BTST về Vật lí đa dạng và phong phú, nội dung BTST chứa đựngnhững đặc trưng của hoạt động sáng tạo:

Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là nhận thấy chức năng mới của đối tượng quen biết Tùy thuộc vào tình huống, con người nhìn thấy ở cùng

một đối tượng có một công dụng mới đôi khi bất ngờ

Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu Thực chất của năng lực nhìn thấy cấu trúc của đối tượng

là: bao quát nhanh chóng, đôi khi ngay tức khắc, các đối tượng, các bộphận, yếu tố của đối tượng trong mối quan hệ giữa chúng

Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là đứng trước bài toán nhiều lời giải, nhiều cách nhìn đối với việc tìm kiếm lời giải Điều đó nói lên HS đó

đã nhìn thấy một cách giải quyết khác không thỏa mãn với suy lý ban đầu,

và tìm ra những suy lý khác

Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là kỹ năng kết hợp những phương thức giải đã biến thành một phương thức giải mới.

Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là tìm một phương pháp giải độc đáo tuy đã biết những phương thức khác.

Giải các bài tập sáng tạo đòi hỏi HS tự lực xây dựng Angôrít giải cácbài tập đó Đó là cách thức tốt nhất rèn luyện cho HS suy nghĩ, cách lậpluận trong con đường khám phá những “vấn đề” của bài toán

1.1.8 Khái niệm năng lực

Trong tâm lý học, theo các nhà tâm lý: P A Ruđích, A G Côvaliôp,

N X Lâytex, Phạm Minh Hạc,… đã đưa ra những định nghĩa về năng lực

Từ những định nghĩa đó, chúng ta có thể hiểu:

Năng lực là những thuộc tính tâm lý của mỗi con người để có thể thựchiện một hoạt động nào đó có tính tốc độ, hiệu quả và chất lượng đạt đếnmục tiêu của hoạt động đó

Dựa vào khái niệm năng lực, ta thấy giữa người này và người khác cónhững năng lực khác nhau Các dấu hiệu để khác biệt về năng lực đó là:a/ Khác biệt trong khuynh hướng hoạt động

b/ Khác biệt trong nhịp độ hoạt động và sự tiến bộ hoạt động, sự dễdàng trong hoạt động đó

c/ Số lượng và chất lượng của kết quả hoạt động

d/ Tính chất độc lập và sáng tạo trong hoạt động

Nói đến năng lực được hiểu bao gồm tri thức và kỹ năng của conngười

Ví dụ: năng lực học tập của học sinh Nguyễn văn A thì được hiểu mức

độ nắm vững kiến thức của A về các khái niệm, các định luật, các quy tắc,các nguyên lý Vật lí, các phương pháp nhận thức Vật lí,… và về mức độ kỹnăng Vật lí, đó là mức độ có được ở em về các kỹ năng sử dụng thao tác tưduy, các năng lực thực nghiệm Vật lí v.v… (mức độ cũng được hiểu theochuẩn kiến thức kỹ năng)

- Năng lực sáng tạo

20

Dựa vào khái niệm năng lực, chúng ta có thể hiểu:

+ Năng lực sáng tạo là năng lực ở mức độ cao; khả năng của mộtnguồn sử dụng kiến thức, kỹ năng một cách sáng tạo để giải quyết “vấn đề”trong một hoạt động cụ thể

+ Năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập Vật lí chính là khảnăng sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ năng để khám phá giải quyết tốtnhững “vấn đề” (bài toán) trong quá trình học tập Vật lí

- Phân loại năng lực

Có nhiều cách phân loại năng lực theo tiêu chí khác nhau, có thể cócác loại năng lực sau: năng lực chung và năng lực chuyên môn

+ Năng lực chung là hệ thống những thuộc tính trí tuệ cá nhân đảmbảo cho cá nhân nắm được tri thức và hoạt động một cách dễ dàng có hiệuquả có thể gọi năng lực chung là năng lực trí tuệ (inteligence), năng lực nàyđược thể hiện ở chức năng tâm lý Ví dụ năng lực phân tích, so sánh, tổnghợp, khái quát, ghi nhớ, tưởng tượng…

+ Năng lực chuyên môn là hệ thống các thuộc tính cá nhân bảo đảmđạt được kết quả cao trong nhận thức và trong sáng tạo của các lĩnh vựcchuyên môn: âm nhạc, hội họa, thể thao, ăn học, khoa học, kỹ thuật côngnghệ Mỗi người đều có năng lực chung và năng lực chuyên môn phát triển

bổ sung lẫn nhau

1.2 Cơ sở lý thuyết của bài tập sáng tạo

Quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm 4 giai đoạn như trên,trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những

sự kiện khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương ánthực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả thuyết Trong hai giaiđoạn này không có con đường suy luận lôgíc mà chủ yếu dựa vào trực giác,

ở đây tư duy trực giác giữ vai trò quan trọng bắt buột phải đưa ra mộtphỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạothực sự

Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong Vật lí học, sự tương tự vềbản chất của quá trình nhận thức của HS khi học tập Vật lí và của nhà Vật

lí học khi nghiên cứu Vật lí, có thể xây dựng những bài tập sáng tạo về Vật

lí Đây là một khái niệm khá mới của lý luận dạy học Vật lí nước ta, còn ítđược đề cập nếu có còn sơ sài chưa thành hệ thống và khó vận dụng

BTST về Vật lí là bài tập mà giả thuyết không có thông tin đầy đủ liênquan đến hiện tượng quá trình Vật lí, có những đại lượng Vật lí được ẩndấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp vềAngôrít giải hay kiến thức Vật lí cần sử dụng Với BTST người giải phảivận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), pháthiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới)

1.2.1 Bài tập sáng tạo

Bài tập sáng tạo là BT được xây dựng nhằm mục đích rèn luyện bồidưỡng năng lực sáng tạo cho HS Đó là loại BT tương tự như bài toán tìnhhuống xuất phát, tức loại BT mà giả thuyết không có thông tin đầy đủ liênquan đến hiện tượng, quá trình Vật lí; có những đại lượng ẩn dấu; điều kiện

BT không chứa dựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về Angôrít giải hay kiếnthức Vật lí cần sử dụng BTST đòi hỏi ở HS tính nhạy bén trong tư duy,khả năng tưởng tượng (bản chất của hoạt động sáng tạo), sự vận dụng kiếnthức một cách linh hoạt, sáng tạo để giải quyết vấn đề trong những tìnhhuống mới, hoàn cảnh mới, HS phát hiện ra những điều chưa biết, chưa có.Đặc biệt, BTST yêu cầu khả năng đề xuất đánh giá theo ý kiến riêng củabản thân HS

Bài tập sáng tạo về Vật lí là bài tập mà giả thuyết không có thông tinđầy đủ đến hiện tượng, quá trình Vật lí, có những đại lượng Vật lí được ẩndấu: điều kiện bài toán không chứa dựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp vềAngrôrít giải hay kiến thức Vật lí cần sử dụng

1.2.2 Các dấu hiệu nhận biết BTST về Vật lí

Theo Nguyễn Đình Thước thì BTST có thể dựa vào các dấu hiệu sau :

22

Dấu hiệu 1 Bài tập có nhiều cách giải

Dạng BT này sẽ tạo cho HS thói quen nhìn nhận vấn đề dưới nhiềugóc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó có nhiều con đường đạt đến mụcđích và chọn ra con đường nào đạt hiệu quả nhất Kích thích tính sáng tạocủa HS

Dấu hiệu 2 Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi

Đây là những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất làmột BTLT, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu vẫn áp dụngphương pháp giải như trên sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sựthay đổi về chất

Dấu hiệu 3 Bài tập thí nghiệm về VL gồm các bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lượng

Bài tập thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệmtheo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ ứng dụng VL hoặc yêucầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra.Bài tập thí nghiệm định lượng gồm các bài tập đo đạc đại lượng VL, minhhọa lại quy luật VL bằng thực nghiệm

Có tác dụng bồi dưỡng tính linh hoạt của tư duy trong việc đề xuất cácphương án thí nghiệm, các giải pháp đo đạc trong các tình huống khác nhautùy thuộc các thiết bị thí nghiệm đã cho hay tự tìm kiếm

Dấu hiệu 4 Bài tập cho thiếu hoặc thừa các dữ kiện

Tính sáng tạo ở đây là HS phải nhận ra sự không bình thường của bàitoán, chỉ ra được mâu thuẫn giữa các dữ kiện và có thể đề xuất các cáchđiều chỉnh dữ kiện để được bài toán thông thường

Việc phân tích kết quả nhận được, đối chiếu kết quả với các dữ kiệnbài toán đã cho trong trường hợp bài toán cho thừa dữ kiện quan trọng hơnchính quá trình giải

Bài tập này có tác dụng bồi dưỡng tư duy sáng tạo Tất cả các dữ kiệntrực tiếp để giải đều thiếu, người giải phải tự tìm bằng quan sát đo đạc,thống kê số liệu từ thực tế Lập kế hoạch thu thập dữ liệu, triển khai thực

hiện kế hoạch là công việc sáng tạo gần như một công trình nghiên cứunhỏ.

Bài tập sáng tạo về Vật lí là bài tập mà giả thuyết không có thông tinđầy đủ đến hiện tượng, quá trình Vật lí, có những đại lượng Vật lí được ẩndấu: điều kiện bài toán không chứa dựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp vềAngrôrít giải hay kiến thức Vật lí cần sử dụng

Dấu hiệu 5 Bài tập nghịch lý, ngụy biện

Đây là những bài toán mà trong đề bài chứa đựng một sự ngụy biệnnên đã dẫn đến nghịch lý: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hoặc mâuthuẫn với những nguyên tắc, định luật VL đã biết

Các dấu hiệu 4 và 5 có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biệncho HS; giúp cho tư duy có tính độc đáo, nhạy bén

Dấu hiệu 6 Bài toán “hộp đen”

Theo M Vun-sơ-man bài toán hộp đen gắn liền với việc nghiên cứuđối tượng mà cấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết),nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu cho các dữ kiện

“đầu vào”, “đầu ra” Giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thứctổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa dữ kiện đầu vào, đầu ra để tìm thấycấu trúc bên trong của hộp đen Tính chất quá trình tư duy của HS khi giảibài toán hộp đen tương tự như quá trình tư duy của người kỹ sư nghiên cứucấu trúc của chiếc đồng hồ mà không có cách gì tháo được chiếc đồng hồra; anh ta phải đưa ra mô hình về cấu trúc của đồng hồ, vận hành mô hình

đó, điều chỉnh mô hình cho đến khi hoạt động quan sát được của mô hìnhgiống như chiếc đồng hồ thật, thì khi đó mô hình sáng tạo của người kỹ sưphản ánh đúng cấu tạo chiếc đồng hồ thật Chính vì vậy, các bài toán hộpđen ngoài chức năng giáo dưỡng còn có chức năng bồi dưỡng năng lựcsáng tạo

Kết luận

Với sáu dấu hiệu đã nêu cho thấy BTST rất đa dạng và có độ khó khácnhau Mặc dù, có chức năng to lớn trong bồi dưỡng tư duy sáng tạo, song

24

BTST còn rất ít được sử dụng trong thực tiễn dạy học, số lượng BTSTtrong các tài liệu chính thống và không chính thống về bài tập VL rấtkhiêm tốn Việc nhận dạng BTST theo sáu dấu hiệu đề xuất trên đây cónhiều thuận lợi và dễ áp dụng trong triển khai biên soạn và sử dụng BTSTtrong dạy học.

Ngoài những dấu hiệu về bài tập sáng tạo như đã nêu ở trên, còn cónhững BTST xây dựng dựa trên tài liệu thu được từ sự phân tích phươnghướng cơ bản của khoa học - công nghệ (cơ khí hóa, điện khí hóa, tự độnghóa, điện tử hóa, sử dụng máy vi tính,vv…) Đó là những BTST có nộidung (liên quan bài tập sáng chế) có thể dựa vào bốn dấu hiệu sau:

Dấu hiệu 1 Giải thích một hiện tượng kỹ thuật nào đó hoặc tiếp thu một hiệu ứng kỹ thuật nào đó.

Dấu hiệu 2 Giải thích hoặc sử dụng một hiện tượng nào đó của tự nhiên.

Dấu hiệu 3 Giải thích hoạt động của một dụng cụ Vật lí hoặc thiết kế một dụng cụ mới.

Dấu hiệu 4 Xây dựng mô hình hiện tượng.

Qua phân tích ở trên, ta thấy dạng của bài tập sáng tạo có thể rất khácnhau, có thể ở dạng câu hỏi, bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thínghiệm, bài tập nghiên cứu hoặc thiết kế cho học sinh làm trong thời giandài

Các BTST đều giống nhau ở tính mới lạ về nội dung Vật lí hoặcphương pháp tiếp cận hay cơ bản nhất là phương pháp tư duy không đi theolối mòn mà luôn phải tìm tòi theo những quy luật vận động chung nhất củatriết học duy vật biện chứng về tư duy Đổi mới phương pháp dạy học mônVật lí nhằm bồi dưỡng tư duy học sinh cần khai thác các bài tập sáng tạo và

sử dụng vào dạy học trường phổ thông

Cần chú ý bài tập sáng tạo “tính mới” tùy thuộc đối tượng giải bài tập,

có thể BTST đối với HS này mới biết, nhưng HS khác đã quen thì nókhông còn là BTST đối với họ

1.2.3 TRIZ cơ sở phương pháp luận BTST Vật lí

Con người trong lịch sử phát triển của mình đã tìm các quy luật chiphối quá trình tư duy sáng tạo, tức đã “khoa học hóa tư duy sáng tạo” Mởđầu khoa học này được gọi là “ơrstic” (Heuristics) do nhà toán học cổ Hylạp Pappos thế kỷ thứ III đề xuất Đây là khoa học về phương pháp tạo racác sáng chế phát minh trong mọi lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, văn nghệ,triết học… thời bấy giờ Sau Pappos các nhà khoa học như Becon,Descattes, Leinite, Bozako, Poincare, Anhstanh,… cố gắng xây dựng vàphát triển “ơrstic” Do tính chất đặc biệt của khoa học này (có tính chất nhưmột khoa học tổng hợp) trên thực tế ít người biết đến nó Nửa cuối thế kỷ

20, khoa học khoa học sáng tạo được nhớ lại và phát triển với chất lượngmới, với tên gọi là sáng tạo học (creatology) TRIZ là một sự đóng góp lớncho sáng tạo học Genrich Saulovich Altshuller (15/10/1926 – 24/9/1998)

là người khai sinh ra phương pháp luận sáng tạo TRIZ, ông là một trongnhững nhà bác học kiệt xuất của thế kỷ 20 về sáng tạo học G S Altshullersinh ra ở Tasken nước cộng hoà Udơbêkixtan Tốt nghiệp đại học côngnghiệp, Ông giảng dạy nhiều năm ở đại học Bacu, là tác giả của hàng chụccông trình và khoảng 400 bài luận về TRIZ, là tác giả của hàng trăm phátminh xuất sắc

Trong thập niên 80 của thế kỷ 20, hàng trăm thành phố ở Liên Xô (cũ)

đã mở trường, trung tâm, câu lạc bộ dạy tư duy sáng tạo theo TRIZ TRIZcũng được các nước Mỹ, Đức, Nhật,… đón nhận, ứng dụng và đánh giácao

TRIZ là gì? TRIZ là phiên âm từ chữ cái đầu tiếng Nga ra chữ cái

Latinh Tiếng Nga: Теория Решения Изобретательских Задач, dịch ra

tiếng việt: “ Lý thuyết các bài toán sáng chế” (Thoery of inventive problemsolvingtips)

TRIZ kết hợp chặt chẽ 4 yếu tố: Tâm lý, lôgíc, kiến thức, trí tưởngtượng Nó có mục đích tích cực hóa hoạt động tư duy sáng tạo Nó đượcxây dựng như một khoa học chính xác; có lĩnh vực nghiên cứu riêng, các

26

phương pháp riêng, ngôn ngữ riêng, công cụ riêng Dựa vào TRIZ người ta

đã vận dụng giải quyết các bài tập sáng tạo trên lĩnh vực thực tiễn của xãhội Cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu, có thể sử dụng trong số 40nguyên tắc sáng tạo của TRIZ để xây dựng các bài tập sáng tạo vào cácmôn học ở nhà trường trong đó có Vật lí học Trong số 40 nguyên tắc sángtạo (Phan Dũng Phương pháp luận sáng tạo khoa học - kỹ thuật giải quyếtvấn đề và ra quyết định) có thể vận dụng một số nguyên tắc vào việc xâydựng hoặc giải những bài tập sáng tạo về Vật lí Ví dụ: Nguyên tắc phânnhỏ, nguyên tắc tách khỏi, nguyên tắc đối xứng, nguyên tắc đảo ngược,nguyên tắc vạn năng, nguyên tắc linh động, nguyên tắc cầu tròn hoá,nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa, nguyên tắc đồng nhất,

1.3 Phương pháp xây dựng BTST về Vật lí dựa vào các nguyên tắc của TRIZ

1.3.1 Các nguyên tắc của TRIZ

Dựa vào 40 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ, tùy thuộc vào nội dung Vật

lí của chương trình Vật lí THPT, chúng ta có thể lựa chọn một số nguyêntắc của nó, vận dụng vào việc xây dựng BTST về Vật lí; có thể theo hướngsau:

+ Lựa chọn một hoặc một số bài tập cơ sở (có thể bài tập luyện tậphay bài tập sáng tạo);

+ Giải các bài tập cơ sở dạng tổng quát;

+ Phân tích các hiện tượng Vật lí, giả thuyết, kết luận cũng như lờigiải và kết quả bài tập;

+ Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để xây dựng các bài tập mới bằngcách trả lời các câu hỏi sau:

- Có thể giải bài tập theo cách khác không? Có thể bỏ bớt dữ kiện củabài tập không? Có thể thay đổi dữ kiện của bài tập không? (vận dụngnguyên tắc phân nhỏ để phân chia các dữ kiện và nguyên tắc linh động đểtừng phần của đối tượng có thể dịch chuyển linh hoạt với nhau, thay đổi

các phần của đối tượng, nguyên tắc giải thiếu hay thừa để thay đổi, lượcbớt hay thêm vào dữ kiện).

- Có thể thay đổi dữ kiện trong bài tập để hiện tượng Vật lí mô tảtrong bài tập mâu thuẫn với các định luật Vật lí không? Có thể yêu cầu củabài toán ngược lại không? (nguyên tắc đảo ngược lại với yêu cầu của đềbài)

- Có thay đổi các thông số Vật lí hóa của đối tượng trong bài tập đểbiến nó thành bài tập khác không? (nguyên tắc thay đổi thông số lí hóa củađối tượng)

- Có thể cụ thể hóa bài tập không? (nguyên tắc phân nhỏ)

- Có thể chuyển bài tập thành bài tập tổng quát hơn không? Có thể kếthợp các bài tập thành bài tập tổng quát hơn không? Có những bài tập nàokhác liên quan được sử dụng thêm để xây dựng bài toán mới không?(nguyên tắc kết hợp: kết hợp các đối tượng đồng nhất hay kế cận dùng chocác hoạt động kế tiếp)

- Có thể làm cho bài tập dễ hơn không? (nguyên tắc giải thiếu haythừa nguyên tắc tách khỏi để tách phần gây phiền phức hay ngược lại táchphần duy nhất cần thiết, tinh thần cần thiết ra khỏi đối tượng)

- Bài tập ứng dụng trong thực tiễn như thế nào? (nguyên tắc vạn năngkết hợp một số chức năng trên đối tượng)

- Có thể dùng ứng dụng đó để phát biểu thành bài tập mới không?(nguyên tắc linh động, nguyên tắc kết hợp)

+ Đánh giá về tính sáng tạo (tính mới và tính lợi ích của bài tập đãbiến đổi so với bài tập cơ sở (tính mới và tính lợi ích được xem xét dướigóc độ bồi dưỡng tư duy sáng tạo và óc thực tiễn cho HS) Khẳng định tínhsáng tạo của bài tập đã xây dựng

Có thể sơ đồ hóa các bước theo mô hình sau:

28

Nguyên tắc TRIZ:

câu hỏi định hướng

tư duy tuySáng tạo

Bài tập cơ sở; phân

Định hướng giải BTSTĐánh giá tính sáng tạo của BTST

Tính mới, tính tiện ích

Sơ đồ 2: Mô hình xây dựng và sử dụng BTST trong dạy học

1.3.2 Một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vào dạy học Vật lí

Theo Phan Dũng thì: “Thủ thuật sáng tạo là các thao tác tư duy đơngiản, có tính định hướng nhất định Có thể coi thủ thuật là lời chỉ dẫn: Cầnphải suy nghĩ về hướng nào” và: “Các thủ thuật được chọn ra là các thủthuật đủ mạnh, khá bền vững với thời gian và mang tính khách quan caođược gọi là những nguyên tắc”

Vậy: NTST chính là các thủ thuật sáng tạo và cũng là các thao tác tưduy, chỉ ra hướng mà người giải cần suy nghĩ Để xây dựng BTST dùngcho dạy học phải sử dụng các NTST Tuy nhiên việc lựa chọn các NTSTphải được dựa vào nội dung chương trình, đặc điểm tâm - sinh lí của họcsinh, khả năng vận dụng các NTST mà chúng tôi chỉ lựa chọn 10 nguyêntắc sau đây:

Nguyên tắc phân nhỏ

* Nội dung: - Chia đối tượng thành các phần độc lập.

- Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

- Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng

định Khi phần nhiên liệu trong một tầng cháy hết thì tầng đó tự động táchkhỏi tên lửa.

- Trong dạy học Vật lí, khi giải quyết một bài toán khó, nên chia bàitoán thành nhiều giai đoạn để dễ khảo sát hoặc chia bài toán khó thành một

số bài toán phụ (Bài toán trung gian) Khi gặp một vấn đề phức tạp, nêntách thành các vấn đề đơn giản hơn, dễ giải quyết hơn

- Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lí của đối tượng

* Nội dung

- Thay đổi trạng thái đối tượng

- Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

- Thay đổi độ dẻo, độ cứng

- Thay đổi nhiệt độ, thể tích

*Nhận xét

- Khi thay đổi thông số lí - hóa của đối tượng, cần dựa trên quy luậttriết học: “Lượng đổi, chất đổi” để có được những tính chất mới mà trướcđây đối tượng chưa có

- Cần khắc phục tính ì tâm lý, quen nhìn đối tượng chỉ một trạng tháinào đó hay bắt gặp

- Việc sử dụng các trạng thái khác nhau của đối tượng chính là sự thểhiện cụ thể của “khai thác các nguồn dự trữ có sẵn trong đối tượng”

Ví dụ: Thay đổi áp suất chất khí.

- Trong dạy học Vật lí, khi thay đổi một dữ kiện của bài toán đến mộtgiá trị nào đó thì hiện tượng xảy ra trong bài toán bị thay đổi

vậy, có thể có những kết hợp các đối tượng “ngược nhau”.

- “Kết hợp” không đơn thuần là cộng thêm (Kiểu số học) hay gắnthêm (Kiểu cơ học), mà còn được hiểu là chuyển giao, đưa vào những ýtưởng, tính chất, chức năng từ những lĩnh vực hoặc những đối tượngkhác

- Trong thực tế, các hiện tượng, quá trình, sự việc thường hay đanxen nhau nên khả năng kết hợp luôn luôn có Do vậy, nguyên tắc này được

sử dụng rất phổ biến trong mọi lĩnh vực của cuộc sống nhằm nâng cao hiệuquả của giải pháp

- Nguyên tắc kết hợp thường hay sử dụng với nguyên tắc: Phân nhỏ,phẩm chất cục bộ

Ví dụ: Tên lửa nhiều tầng, kết hợp các ống bương ở cọn nước với

nhau và thay thế bằng ống PV xoắn ốc

- Trong dạy học bài tập Vật lí, nguyên tắc này được sử dụng ở chỗ kếthợp các yếu tố, dữ kiện, lời giải của nhiều bài toán thành bài toán mới

- Nguyên tắc đảo ngược

* Nội dung

- Thay vì thực hiện theo yêu cầu bài toán, hãy thực hiện ngược lại

- Làm phần chuyển động của đối tượng thành đứng yên và ngược lại,phần đứng yên thành chuyển động

- Lật ngược đối tượng

và khắc phục tính ỳ tâm lý

- Về mặt suy nghĩ, khi giải bài toán cho trước (Bài toán thuận) ngườigiải nên xem xét thêm khả năng giải bài toán ngược và khả năng đem lại

lợi ích của lời giải bài toán ngược trong những điều kiện, hoàn cảnh cụ thểnào, để tận dụng nó.

- Làm ngược lại có thể cho đối tượng có thêm những chức năng, tínhchất, khả năng mới

Ví dụ: Khi giải bài toán chứng minh, dùng phương pháp phản chứng.

- Trong dạy học bài tập Vật lí, từ bài tập luyện tập, thay đổi giả thiếtthành kết luận để được BTST (Mục 1.4)

- Nguyên tắc linh động đòi hỏi phải có cái nhìn bao quát cả quá trình

để làm đối tượng hoạt động tối ưu trong từng giai đoạn Muốn thế, đốitượng không thể ở dạng cố định, cứng nhắc mà phải trở nên điều khiểnđược Xét về mặt cấu trúc, các mối liên kết trong đối tượng phải “mềmdẻo”, “có nhiều trạng thái”, để từng phần đối tượng có khả năng “dịchchuyển” đối với nhau

- Cần phải hiểu từ “tối ưu” trong hai mối quan hệ: Đối với chính đốitượng, công việc mà đối tượng thực hiện và đối với người sử dụng và môitrường bên ngoài (Bảo đảm sức khỏe, không gây ô nhiễm)

- Tinh thần chung của nguyên tắc linh động là: Đối tượng phải cónhững đa dạng phù hợp với sự thay đổi đa dạng của bên ngoài để đem lạihiệu quả cao nhất

- Nguyên tắc linh động tạo sự thống nhất giữa “tĩnh” và “động”, “cốđịnh” và “thay đổi”

- Về mặt TDST, cần khắc phục tính ì tâm lý, sao cho các ý nghĩ, cáchtiếp cận trở nên linh động, tránh giáo điều cứng nhắc

32

Ví dụ: Bệ phóng tên lửa, nòng pháo có thể thay đổi độ nghiêng.

- Trong dạy học Vật lí, nguyên tắc linh động được sử dụng rất nhiềutrong việc xây dựng và hướng dẫn học sinh giải BTST (Mục 1.4)

- Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”

- Nếu việc giải chính bài toán là khó thì giảm bớt đòi hỏi để bài toán

dễ giải hơn, mặc dù kết quả không thật hoàn toàn như ý muốn, hoặc phảitốn thêm chi phí trong khả năng chấp nhận được Giải bài toán dễ hơn (cóthể đưa bài toán về trường hợp đặc biệt) để qua đó tìm được những gợi ý cógiá trị, giúp giải chính bài toán cho trước

- Giải “thiếu”, giải “thừa” trong nhiều trường hợp làm đối tượng cóthêm những tính chất mới, trước đây chưa có

- Nguyên tắc này hay thực hiện với nguyên tắc thực hiện sơ bộ

- Nguyên tắc biến hại thành lợi

*Nội dung

- Sử dụng những tác nhân có hại để thu được hiệu ứng có lợi

- Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hạikhác

- Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa

* Nhận xét

- “Lợi” và “hại” chỉ mang tính chủ quan và tương đối Trên thực tế,đây chỉ là hai mặt đối lập của hiện thực khách quan, vấn đề là làm sao trong

cái hại tìm ra được cái lợi phục vụ con người và hài hòa với tự nhiên.

- Nguyên tắc này có chỉ ra một loạt cách làm thế nào biến hại thànhlợi Từ “tăng cường” cần hiểu theo nghĩa “thay đổi” cái có hại để biếnthành lợi, chứ không đơn thuần là tăng mức độ có hại

- Tinh thần chung của nguyên tắc này là lạc quan khi gặp những cái cóhại Thay vì chán nản, bực bội hãy đặt các câu hỏi đại loại như hại đối vớicái gì? trong thời gian bao lâu? khi nào? ở đâu? Trong những điều kiện nàothì hại biến thành lợi? Tạo ra các điều kiện đó như thế nào?

- Thủ thuật này hay dùng với các nguyên tắc: Tách khỏi, kết hợp, đảongược

Ví dụ: Người ta biến sức tàn phá của lũ lụt thành điện năng bằng cách

xây dựng các hồ chứa nước và nhà máy thuỷ điện

- Nguyên tắc quan hệ phản hồi

*Nội dung

- Thiết lập quan hệ phản hồi

- Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi (hoàn thiện) nó

- Nguyên tắc này còn có tác dụng với chính người giải: Thường xuyênrút kinh nghiệm dựa trên những tác động ngược lại, tự điều chỉnh để ngàycàng tiến bộ, tránh mắc lại những sai lầm của chính mình và của ngườikhác

Ví dụ: - Trong dạy học bài tập Vật lí, thiết lập quan hệ giữa các yếu tố,

dữ kiện và lời giải bài toán Sự tác động, ảnh hưởng qua lại lẫn nhau của

34

các đại lượng hoặc các bộ phận trong một sản phẩm kĩ thuật.

- Nguyên tắc này hay được dùng với các nguyên tắc: Tách khỏi, quan

hệ phản hồi …

Ví dụ: Sử dụng dòng chảy nước thải đã qua xử lý ở các chung cư cao

tầng để vận hành máy phát điện mini

- Động năng của dòng nước có thể làm quay guồng nước, chuyểnđộng năng của dòng nước thành thế năng của nó

Nguyên tắc sao chép (Copy)

* Nhận xét

- Từ “sao chép” cần hiểu theo nghĩa rộng: Phản ánh những cái chínhcủa đối tượng, cần thiết cho việc giải bài toán, nếu như làm trực tiếp vớiđối tượng gặp khó khăn Việc phản ánh đối tượng theo từng mặt, khíacạnh rất có lợi trong việc đi tìm những cái tương tự giữa những đối tượngkhác nhau, thậm trí rất xa nhau Mặt khác, đối tượng phản ánh chính là môhình của đối tượng cho trước thường dễ “giải”, dễ nghiên cứu hơn Môhình hoá là cách tiếp cận hiệu quả khi giải các bài toán khó

- Đối tượng nhận được do sao chép nhiều khi có thêm những tính chấtmới mà trước đây đối tượng cũ không có như gọn, nhẹ, dễ bảo quản, lưutrữ

- Nguyên tắc sao chép hay dùng với các nguyên tắc: Tách khỏi,chuyển sang chiều khác, sử dụng trung gian, “rẻ” thay cho “đắt”, thay thế

sơ đồ cơ học, thay đổi màu sắc

Ví dụ: Các phép tương tự hoá, các cách mô hình hoá, bắt chước.

36

1.4 Chiến lược giải bài tập sáng tạo về Vật lí

Để giải một BTST về Vật lí không thể đưa ra một phương pháp cụ thể.Chúng ta chỉ có thể hướng dẫn HS giải BTST theo chiến lược, gồm có 4bước như sau:

A Hiểu cách đặt vấn đề của bài toán

Cái gì chưa biết? Cái gì cho trước? Điều kiện bài toán thể hiện ở chỗnào? Có thể làm để thỏa mãn điều kiện không? Điều kiện có đủ xác địnhcái chưa biết không? Hay là không đủ? Hay là thừa? Hay là mâu thuẫn?Hãy vẽ hình đưa vào những ký hiệu thích hợp Hãy phân chia điều kiệnthành từng phần Cố gắng ghi chúng lại

B Lập kế hoạch giải

Cần phải đi tìm mối liên hệ giữa cái cho trước và những cái đã biết.Nếu chưa làm được ngay điều ấy, sẽ rất có ích khi xem xét thêm những bàitoán phụ trợ Cuối cùng cần đi tìm đến kế hoạch giải bài toán

- Trước đây bạn đã gặp bài toán này chưa? Dù ở dạng khác một chút?Bạn biết bài toán họ hàng với bài toán này không? Bạn có biết định lý nào

có ích cho bài toán này không?

- Hãy xem xét kỹ cái chưa biết Cố gắng nhớ lại bài toán quen thuộc

có cùng hoặc gần giống về cái chưa biết

- Giả sử có bài toán họ hàng với bài toán? Có thể sử dụng nó được haykhông? Sử dụng kết quả hay phương pháp giải? Có cần đưa thêm yếu tốnào để giải bài toán không?

- Có cách nào phát biểu bài toán không? Khác nữa? Hãy quay trở vềvới định nghĩa?

- Nếu không giải được bài toán đã cho, hãy cố gắng giải bài toán gầngiống nó Có thể nghĩ ra bài toán tương đồng dễ hơn không? Bài toánchung hơn? Đặc biệt hơn? Bài toán tương tự? Có thể giải một phần bài toánđược không?

- Hãy giữ lại phần dữ kiện bài toán, phần còn lại bỏ đi: cái chưa biếtlúc đó xác định ở mức độ nào? Nó thay đổi thế nào? Có thể lấy được gì có

ích từ những cái đã cho? Có thể thêm dữ kiện gì để xác định cái chưa biết?

Có thể thay đổi cái chưa hoặc điều kiện bài toán hoặc nếu cần thiết thay đổiđiều kiện và cái chưa biết để điều kiện mới và cái chưa biết mới gần nhauhơn? Bạn đã sử dụng tất cả điều kiện chưa? Bạn đã thật sự chú ý tới nhữngkhái niệm trong bài toán chưa?

C Thực hiện kế hoạch giải

Bạn hãy kiểm tra từng bước đi của mình? Bạn có thấy rõ bước bạnvừa giải quyết là đúng không? Có thể chứng minh điều đó như thế nào?

D Tổng kết (nghiên cứu trước)

- Có thể kiểm tra lại kết quả giải được không? Quá trình giải?

- Có thể nhận kết quả bằng cách khác không?

- Có thể sử dụng kết quả này hay cách giải này cho bài toán kháckhông?

Phương pháp này hướng người giải bài toán đi theo đúng hướng, gợi ý

sử dụng các thủ thuật nguyên tắc sáng tạo Tùy theo nội dung của bài tập vàmục đích sư phạm của việc giải bài tập, có ba kiểu định hướng tư duy chohọc sinh

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Đổi mới giáo dục trong nhà trường trong đó cần đổi mới PPDH lànhiệm vụ cần thiết nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả học tập của HS,đào tạo những công nhân tương lai cho đất nước có tư duy sáng tạo, nănglực sáng tạo làm việc trên nhiều lĩnh vực của xã hội

Để thực hiện được mục tiêu của giáo dục trong thập niên đầu thế kỷ

21, không chỉ ở nước ta mà ở mọi quốc gia đều quan tâm đến việc dạy sáng

38

tạo và học sáng tạo Một trong những hướng quan trọng tư duy và năng lựcsáng tạo cho người học là tổ chức cho người học hoạt động sáng tạo trongquá trình dạy học Đối với môn học Vật lí thì hoạt động sáng tạo được thựchiện trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh theo dạy học địnhhướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học Vật lí trong quá trìnhhình thành tri thức mới và sử dụng bài tập sáng tạo Hoat động giải BTST

về Vật lí là một hoạt động mang những đặc trưng của hoạt động sáng tạo Trong chương 1, luận văn đã hệ thống những khái niệm, những biệnpháp hình thành và phát triển tư duy sáng tạo của HS trong dạy học Vật lí;

Cơ sở lý thuyết về BTST; việc vận dụng những nguyên tắc sáng tạo để xâydựng BTST về Vật lí Dựa vào cơ sớ lý luận đó, chúng tôi xây dựng và sửdụng hệ thống BTST dạy học chương Từ Trường, trong chương trình Vật lí

11 THPT

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “TỪ

TRƯỜNG” LỚP 11

2.1 Mục tiêu dạy học chương “Từ trường”

- Nêu được từ trường tồn tại ở đâu và có tính chất gì, nêu được các đặcđiểm của đường sức từ của nam châm thẳng, nam châm chữ U, dòng điệnthẳng dài và ống dây có dòng điện chạy qua

- Xác định được véc tơ lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng códòng điện có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều.

- Vận dụng các công thức tính độ lớn của lực từ: F = BIlsin

- Xác định độ lớn, phương, chiều và véctơ cảm ứng từ tại một điểmtrong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài, tại tâm dòng điện tròn và tạimột điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua

- Vận dụng các công thức tính véctơ cảm ứng từ:

+ Từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài B  2 10  7 r I

+ Từ trường gây tại tâm dòng điện tròn B 2 10  7 NI R



- Xác định độ lớn, phương chiều của lực Lorenxơ tác dụng lên mộtđiện tích q chuyển động trong từ trường đều với vận tốc v trong mặt phẳngvuông góc với đường sức từ

- Vận dụng các công thức tính độ lớn của lực Lorenxơ: f = q Bvsin 

- Phân biệt chất sắt từ cứng và chất sắt từ mềm

2.2 Tóm tắt nội dung cơ bản của phần “ Từ trường”

- Tóm tắt nội dung kiến thức phần “Từ trường” Vật lí lớp 11 hiệnhành, chúng tôi nhận thấy cấu trúc lôgíc nội dung của chương Từ trườngđược hình thành và phát triển theo sơ đồ 2.1

40

Véctơ cảm ứng từ của ống dây

Lực Lo ren xơ

Lực từ tác dụng lên đoạn dây mang dòng

Đường sức từ

Véctơ cảm ứng từ

Đường sức từ của dây dẫn thẳng

Đường sức từ của dây dẫn uốn

thành vòng tròn Đường sức từ của ống dây