Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo phần cơ học lớp 10 THPT dựa trên một số nguyên tắc của TRIZ nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Huỳnh Ngọc Nguyên XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 THPT DỰA TRÊN MỘT SỐ NGUYÊN TẮC CỦA TRIZ 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 Trong thời gian học Cao học trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, nhận hướng dẫn, giúp đỡ tận tình từ quí thầy cô khoa, thầy cô nhà trường Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Hồ Chí Minh - Các thầy cô khoa Vật lý, đặc biệt thầy cô Tổ Phương pháp giảng dạy, phòng Khoa học công nghệ sau đại học, thầy cô nhà trường tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ suốt khóa học - Đặc biệt, xin chân thành biết ơn cô PGS TS Phạm Thị Phú, Khoa Vật lý trường Đại học Vinh, Vinh, Nghệ An trực tiếp hướng dẫn tận tình, động viên giúp đỡ hoàn thành luận văn - Ban giám hiệu thầy cô Tổ vật lý, em học sinh lớp 10 năm học 2009 – 2010 trường THPT Nguyễn Huệ, Quận 9, TP Hồ Chí Minh giúp đỡ trình hoàn thành luận văn - Ban giám hiệu thầy cô Tổ vật lý trường THPT Nguyễn Hữu Huân, Quận Thủ Đức trường THPH Nguyễn Công Trứ, Quận Gò Vấp, TP Hồ Chí Minh giúp đỡ trình hoàn thành luận văn - Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đặc biệt bạn lớp Cao học ngành Lý luận phương pháp dạy học vật lý khóa 18 giúp đỡ, tạo điều kiện để hoàn thành luận văn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2010 Tác giả Huỳnh Ngọc Nguyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Huỳnh Ngọc Nguyên DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BT : Bài tập BTCS : Bài tập sở BTST : Bài tập sáng tạo BTLT : Bài tập luyện tập BTVL : Bài tập vật lí ĐC : Đối chứng ĐH : Đại học GV : Giáo viên HS : Học sinh KHTN : Khoa học tự nhiên LV : Luận văn SGK : Sách giáo khoa SGV : Sách giáo viên SBT : Sách tập THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm NC : Nâng cao NXB : Nhà xuất MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sự phát triển văn minh nhân loại vươn cao sau ba sóng nông nghiệp hóa, công nghiệp hóa công nghệ thông tin Theo số dự báo khoa học, sóng thứ tư phát triển giới tăng cường tính sáng tạo, phát triển nguồn nhân lực sáng tạo Do vậy, mục tiêu, nhiệm vụ cuối giáo dục phải “đi tắt, đón đầu” phát triển, phải tạo người “dùng ngay”, thời gian để đào tạo lại Điều cụ thể luật giáo dục, ban hành năm 2005 Chương I, Điều phương pháp giáo dục: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư sáng tạo người học; bồi dưỡng cho người học lực tự học, khả thực hành, lòng say mê học tập, ý chí vươn lên” Trong năm qua, hoạt động tích cực nhằm đổi mới, nâng cao chất lượng giáo dục để đáp ứng mục tiêu thực ngày nhiều Tuy nhiên, biện pháp đổi phương pháp giáo dục hầu hết trọng tới việc phát huy, bồi dưỡng tính tích cực, tự giác, chủ động học sinh, tư sáng tạo chưa đề cập nhiều Sự sáng tạo bất logic Quá trình tư sáng tạo hoàn toàn dạy cho học sinh lý thuyết ưu việt “Lý thuyết giải toán sáng chế” (TRIZ) Trên giới, TRIZ nhiều trường học công ty dạy học môn học truyền thống (Toán, Lý, Hóa, quản trị kinh doanh, …) Còn Việt Nam, chương trình giáo dục đào tạo chưa có môn học TRIZ Năm 1977 TRIZ dạy dạng ngoại khóa cho sinh viên, năm 1991 Trung tâm Sáng tạo Khoa học – Kỹ thuật thuộc trường Đại học Tổng hợp TpHCM (nay Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học quốc gia TpHCM) đời sở thức, giảng dạy, đào tạo nghiên cứu TRIZ Việc nghiên cứu ứng dụng TRIZ vào thực tiễn dạy học, đặc biệt dạy môn khoa học thực nghiệm vật lí góp phần dạy kỹ tư sáng tạo cho học sinh Điều làm cho mục đích giáo dục đạt toàn diện Hiện nước ta có số luận văn thạc sĩ nghiên cứu vận dụng TRIZ vào dạy học vật lí Bên cạnh đó, em học sinh vào cấp ba môi trường học tập hoàn toàn mẻ, em mong muốn thầy cô có đổi giúp em yêu thích môn học Đặc biệt, tượng Cơ học quen thuộc mà học sinh lại thường gặp đời sống hàng ngày, giúp cho em hiểu biết giới xung quanh dễ dàng kích thích say mê, chủ động học môn vật lí Do vậy, chọn đề tài “Xây dựng sử dụng hệ thống tập sáng tạo phần Cơ học lớp 10 trung học phổ thông dựa số nguyên tắc TRIZ nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh” với mong muốn giúp em vận dụng kiến thức nhà trường, bước biết cách giải toán mà em gặp thực tế, từ thỏa mãn nhu cầu tìm tòi, học tập em đồng thời góp phần đổi phương pháp dạy học vật lí trường phổ thông, nâng cao chất lượng dạy học Mục đích nghiên cứu đề tài Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống tập sáng tạo Cơ học lớp 10 trung học phổ thông (THPT) đề xuất phương án sử dụng vào dạy học nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Khách thể đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học - Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy học tập vật lí Phạm vi nghiên cứu Cơ học lớp 10 THPT Giả thuyết khoa học - Có thể vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống tập sáng tạo phần “Cơ học lớp 10 THPT” đảm bảo yêu cầu tính khoa học, sư phạm, khả thi điều kiện trường THPT nước ta - Việc sử dụng TRIZ hướng dẫn học sinh giải tập sáng tạo (BTST) học vật lí 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 (TRIZ) 6.2 Tìm hiểu khái niệm tập sáng tạo vật lí, mối quan hệ BTST TRIZ với việc bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh dạy học 6.3 Phân tích mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ theo định hướng nghiên cứu nội dung kiến thức Cơ học 10 THPT 6.4 Tìm hiểu thực tế việc dạy học tập Cơ học 10 THPT số trường THPT thuộc TpHCM 6.5 Vận dụng TRIZ xây dựng tập sáng tạo vật lí phù hợp thực tế dạy học Cơ học lớp 10 THPT 6.6 Đề xuất phương án sử dụng hệ thống tập sáng tạo 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 tập Cơ học lớp 10 THPT Phương pháp nghiên cứu 7.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu tài liệu nhằm tìm hiểu mục tiêu dạy học vật lí giai đoạn nay, việc bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh - Nghiên cứu tài liệu nhằm tìm hiểu lý thuyết phương pháp luận sáng tạo đổi - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách giáo viên, sách tập (định tính định lượng) để xác định mục tiêu nội dung, trọng tâm, cấu trúc logic kiến thức Cơ học lớp 10 THPT mà học sinh cần nắm vững 7.2 Phương pháp điều tra Tìm hiểu thực tế dạy học tập Cơ học lớp 10 thông qua dự giờ, trao đổi với giáo viên, sử dụng phiếu điều tra, phân tích kết học tập ý kiến học sinh, giáo viên, đề xuất số nguyên nhân khó khăn, sai lầm hướng khắc phục 7.3 Phương pháp thực nghiệm Sử dụng phương pháp thực nghiệm vật lí phương pháp thực nghiệm sư phạm Kết đóng góp đề tài 8.1 Về lí luận + Nghiên cứu phương pháp luận sáng tạo nhằm bồi dưỡng tư lực sáng tạo cho học sinh + Xây dựng mô hình vận dụng số nguyên tắc TRIZ xây dựng BTST vật lí nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh + Xây dựng mô hình vận dụng nguyên tắc TRIZ đặt câu hỏi định hướng tư học sinh giải tập nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh 8.2 Về thực tiễn + Xây dựng 25 BTST Cơ học 10 + Đề xuất phương án sử dụng BTST dạy học vật lí + Giúp học sinh gắn kết kiến thức học với việc giải toán thực tế, tạo hứng thú học tập vật lí + 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 (4 trang) Chương 1- CƠ SỞ LÍ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG (21 trang) Chương 2- XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN CƠ HỌC - VẬT LÍ LỚP 10 VÀ CÁC HÌNH THỨC SỬ DỤNG CHÚNG TRONG DẠY HỌC (51 trang) Chương 3- THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM (10 trang) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (3 trang) Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Trong phần sở lí luận xây dựng hệ thống tập vật lí trường THPT, giải ba vấn đề sau: - Tư sáng tạo - Dạy học sáng tạo - Vận dụng nguyên tắc sáng tạo TRIZ để xây dựng BTST dạy học vật lí 1.1 Tư sáng tạo 1.1.1 Khái niệm tư Tư ba mặt đời sống tâm lý người (nhận thức, tình cảm hành động) Nhận thức trình Ở người trình gắn với mục đích định nên nhận thức người hoạt động Quy luật chung hoạt động nhận thức mà người phải tuân theo Lênin tổng kết: “từ trực quan sinh động đến tư trừu tượng từ tư trừu tượng đến thực tiễn – đường biện chứng nhận thức chân lí, nhận thức thực khách quan” Hoạt động nhận thức người gồm hai giai đoạn: + Nhận thức cảm tính (cảm giác tri giác): giai đoạn đầu toàn hoạt động nhận thức, phản ánh thuộc tính bề ngoài, cụ thể vật tượng trực tiếp tác động vào giác quan người + Nhận thức lí tính (tư trừu tượng): giai đoạn nhận thức cao hơn, chất so với nhận thức cảm tính, phản ánh thuộc tính bên trong, mối liên hệ chất vật, tượng thực khách quan mà người chưa biết Vậy, tư trình tâm lí thuộc nhận thức lí tính, phản ánh thuộc tính chất, mối liên hệ quan hệ bên có tính qui luật vật, tượng thực khách quan mà người chưa biết.[31, tr.71] 1.1.2 Khái niệm sáng tạo 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, tổ chức quân Có thể nói sáng tạo có mặt lĩnh vực giới vật chất tinh thần” [27, tr.24] Theo Phan Dũng, “Sáng tạo hoạt động tạo có đồng thời tính tính ích lợi” [4, tr.14] + “Tính mới” khác biệt đối tượng cho trước so với đối tượng tiền thân (đối tượng loại đời trước mặt thời gian) + “Tính ích lợi” tạo nhờ tính đa dạng Tính ích lợi thể đối tượng cho trước “làm việc” theo chức phạm vi áp dụng Theo định nghĩa kết sáng tạo phải có đồng thời tính tính ích lợi, có tính có tính ích lợi không coi sáng tạo Nhìn từ góc độ khác nhau, sáng tạo người xem xét nhiều phương diện, khía cạnh khác có mức độ cao, thấp khác Nếu xuất phát từ nhu cầu cá nhân nhằm thỏa mãn nhu cầu cá nhân người ta chia sáng tạo người thành hai loại [4, tr.30]: + Sáng tạo nhằm nhận thức (biết, hiểu, giải thích…) thực khách quan thân mình; loại thuộc khái niệm phát minh + Sáng tạo nhằm biến đổi (cải tạo…) thực khách quan thân mình; loại thuộc khái niệm sáng chế, có mức độ sáng tạo nhiều bảo hộ độc quyền Để đánh giá đối tượng cho trước có phải sáng tạo hay không, người ta dùng chương trình gồm năm bước [4, tr.16]: + Chọn đối tượng tiền thân + So sánh đối tượng cho trước với đối tượng tiền thân + Tìm tính đối tượng cho trước + Trả lời câu hỏi: “Tính đem lại lợi ích gì? Trong phạm vi áp dụng nào?” + Kết luận theo định nghĩa sáng tạo Sáng tạo mong muốn sáng tạo nhu cầu người Sáng tạo hoạt động có ý nghĩa quan trọng đời sống người, tạo phát triển toàn diện xã hội, tạo thay đổi từ lĩnh vực sang lĩnh vực khác Có thể nói sáng tạo đời Trong nhà trường, sáng tạo học sinh hầu hết hẹp, ích lợi thân học sinh mà Do vậy, dạy học nói chung dạy học vật lí nói riêng phải giúp học sinh rèn luyện sáng tạo để nhắm tới mục tiêu cao đào tạo người có khả sáng tạo công trình có tính tính ích lợi mức nhân loại 1.1.3 Tư sáng tạo Theo Phan Dũng [4, tr.20], “ Tư sáng tạo trình suy nghĩ đưa người giải: + từ cách đạt đến mục đích đến biết cách đạt đến mục đích, + từ cách tối ưu đạt đến mục đích đến biết cách tối ưu đạt đến mục đích số cách biết” Ở đây, tính thể chỗ người giải tự suy nghĩ từ “không biết cách” đến “biết cách” đồng thời tính đem lại tính ích lợi đạt mục đích Do vậy, theo định nghĩa sáng tạo trình suy nghĩ giải vấn đề định tư sáng tạo Khái niệm tư sáng tạo phản ánh phần suy nghĩ giải vấn đề, phần toàn trình thực giải vấn đề Ngoài ra, nhìn theo góc độ thông tin – tâm lí tư sáng tạo trình biến đổi thông tin thành tri thức, tri thức biết thành tri thức tượng tâm lí Rõ ràng, vấn đề cần giải có thực tế chứa đựng thông tin, tri thức biết; giải vấn đề lời giải thông tin đem lại ích lợi (đạt mục đích) tức trở thành tri thức cho người giải Như vậy, có ba cách nói coi tương đương: + Tư sáng tạo + Quá trình suy nghĩ giải vấn đề định + Quá trình biến đổi thông tin thành tri thức, tri thức biết thành tri thức 1.2 Dạy học sáng tạo Dạy học sáng tạo với nội hàm dạy tư sáng tạo nhằm đào tạo người động, sáng tạo học tập lao động sản xuất đáp ứng phát triển nhanh đầy biến động xã hội đại [22, tr.12-24] 1.2.1 Cơ sở sinh lí sáng tạo [27, tr.45] Một sở sinh lí quan trọng sáng tạo phát triển não Nếu trước đây, bán cầu não trái cho ưu thế, bán cầu não phải không ưu nghiên cứu hoạt động song hành hai bán cầu não chứng minh hoạt động tích cực bán cầu đại não tiền đề quan trọng để sáng tạo xuất Khoa học não cho thấy hai bán cầu não có chức khác Bán cầu não trái trung tâm điều khiển chức trí tuệ trí nhớ, ngôn ngữ, lí luận, tính toán, xếp, phân loại, viết, phân tích, tư qui nạp Bán cầu não phải trung tâm điều khiển chức trực giác, ngoại cảm, thái độ xúc cảm, liên kết thị giác không gian, cảm giác âm nhạc, nhịp điệu, vũ điệu, loại hoạt động phối hợp thể lực, trình tư suy diễn Các chức bán cầu não trái có đặc điểm tuần tự, hệ thống bán cầu não phải có đặc điểm ngẫu hứng, tản mạn Bán cầu não trái ghép mảnh rời rạc thành tổng thể có tổ chức, bán cầu não phải nhìn thấy tổng thể trực giác, linh cảm sau đến chi tiết Tư bán cầu não trái tố chất phát triển trí thông minh Tư bán cầu não phải tố chất sáng tạo Hai bán cầu não cần phải hoạt động cân phối hợp với để người phát triển toàn diện, hài hòa, để sức khỏe tinh thần thể chất cân Như bên người bình thường có tố chất sáng tạo tố chất phát triển theo thời gian thông qua trình học tập Dạy học cần phải khơi gợi, phát huy tiềm sáng tạo người Những quan niệm cảm tính, chủ quan, chí sai lầm sáng tạo bất logic, có sáng tạo bẩm sinh, thiên phú, trình sáng tạo nhận thức được… cần phải thay đổi 1.2.2 Cơ sở tâm lí dạy học sáng tạo Dạy học sáng tạo lấy lí thuyết thích nghi Jean Piaget lí thuyết vùng phát triển gần Vưgốtxki làm sở - Lí thuyết thích nghi Piaget [29, tr.63]: Những phẩm chất người phát triển thông qua giai đoạn: Mất cân – điều ứng – đồng hóa – thích nghi – lập lại cân trình độ cao Như vậy, hoạt động tích cực, tự lực, người sáng tạo thân mình, phẩm chất - Lí thuyết vùng phát triển gần Vưgốtxki [29, tr.64]: Chỗ tốt để phát triển phẩm chất tâm lí vùng phát triển gần Đó vùng nằm khả có nhiệm vụ phải thực mà ta chưa biết cách làm, có cố gắng cá nhân có giúp đỡ người trình độ có trình độ cao tự lực thực Như vậy: + Nếu trao cho học sinh nhiệm vụ nằm vùng phát triển gần học sinh cố gắng chút hoàn thành + Sự giúp đỡ bạn bè giáo viên hỗ trợ cho học sinh tìm cách vượt qua khó khăn, hoàn thành nhiệm vụ 1.2.3 Cơ sở lí luận dạy học Trong dạy học sáng tạo, HS chiếm lĩnh tri thức theo phương pháp nghiên cứu nhà khoa học Cơ sở lý thuyết dạy học sáng tạo giống chất hoạt động nhận thức khoa học hoạt động học tập, chất thể tính mẻ nhận thức: nhà khoa học “cái mới” họ tìm phát minh khoa học mà nhân loại chưa biết, HS khám phá “cái mới” thân mình; “cái mới” chất sáng tạo Trong vật lí học, V.G Ra-zu-mốp-xki trình bày trình sáng tạo dạng chu trình sau: Mô hình Hệ lôgic Sự kiện Thực nghiệm Hình 1.1 Chu trình nhận thức sáng tạo Ra-zu-mốp-xki Quá trình sáng tạo diễn theo chu trình gồm bốn giai đoạn trên, khó khăn nhất, đòi hỏi sáng tạo cao giai đoạn từ kiện khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết Trong giai đoạn đường suy luận lôgic mà chủ yếu dựa vào trực giác; tư trực giác giữ vài trò quan trọng bắt buộc phải đưa đoán mới, giải pháp chưa có, hoạt động sáng tạo thực 1.2.4 Sáng tạo học - Cơ sở lý luận quan trọng dạy học sáng tạo Sáng tạo học đời sớm, cách tới mười bảy kỉ bị rơi vào quên lãng nhớ lại vào năm 1940, 1950 ý phát triển khoảng vài chục năm gần Nguyên nhân quan trọng làm khoa học nói chung, sáng tạo học nói riêng bị quên lãng lúc loài người hoàn toàn thỏa mãn với kết tư sáng tạo Nhưng cuối chiến tranh giới lần thứ hai đến nay, cách mạng công nghệ, đặc biệt từ cách mạng khoa học kĩ thuật mà khoa học trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp, làm tăng tính cấp bách nhu cầu xã hội, đòi hỏi phát triển khoa học Từ đây, sáng tạo học nhớ lại, phát triển Đề cập tư sáng tạo, nhà nghiên cứu theo cách tiếp cận truyền thống lấy người (chủ thể sáng tạo) làm đối tượng nghiên cứu Họ thường nghĩ tới trình tâm lí xảy bên óc, tập trung ý vào quan niệm tìm qui luật sáng tạo tức tìm qui luật tâm – sinh lí người Đến nay, theo kiểu tiếp cận truyền thống này, hàng trăm công cụ (mẹo, thủ thuật, lời khuyên, nguyên tắc, phương pháp, chương trình, thủ tục, mô hình, algôrit…) xây dựng để phát huy mặt mạnh yếu tố, trình suy luận, liên tưởng, tưởng tượng, linh tính, trí nhớ, tiềm thức, vô thức… khắc phục mặt yếu chúng Các công cụ nhiều gọi chung phương pháp tích cực hóa tư Có thể kể đến công cụ thông dụng như: phương pháp đối tượng tiêu điểm, phương pháp não công, phương pháp phân tích hình thái, phương pháp câu hỏi kiểm tra, phương pháp sử dụng phép tương tự, phương pháp đồ trí óc, tư chiều ngang, sáu chiếu mũ tư duy, phương pháp bảy lần tìm kiếm, sơ đồ xương cá, sơ đồ Pareto, … Trong cách tiếp cận truyền thống chủ yếu nhằm vào khắc phục nhược điểm trình suy nghĩ tự nhiên tính ì tâm lí cản trở sáng tạo, suất phát ý tưởng thấp … Genrich Saulovich Altshuller (Nga, 1926 –1998) cho tìm các qui luật sáng tạo tức tìm qui luật phát triển khách quan, người sáng tạo tốt người sau nắm qui luật nói biết điều khiển tư duy, hành động theo qui luật Altshuller người khởi xướng, trực tiếp xây dựng phát triển TRIZ Nga TRIZ (theo tiếng Nga Теория решения изобретательских задач, chuyển tự Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch, tên tiếng anh Theory of Inventive Problem Solving hay tên viết tắt quốc tế TRIZ) lý thuyết hoàn chỉnh giải toán sáng chế không đơn số phương pháp sáng tạo TRIZ tập trung nỗ lực vào việc xây dựng chế định hướng từ toán đến lời giải ngày hoàn thiện chế giúp người giải toán có tư định hướng TRIZ xây dựng dựa ý tưởng, tiếp cận tiên tiến khoa học có phạm vi áp dụng rộng rãi Triết học biện chứng, Lý thuyết thông tin… đồng thời khía cạnh chủ quan sáng tạo (qui luật, tượng tâm lí người) tính đến để phương pháp sáng tạo TRIZ trở nên thân thiện với người sử dụng Hiện nay, hệ thống công cụ TRIZ thuộc loại hoàn chỉnh lĩnh vực sáng tạo đổi mới, gồm có: 40 nguyên tắc sáng tạo bản, qui luật phát triển hệ thống, 11 biến đổi mẫu, hệ thống 76 chuẩn dùng giải toán sáng chế, chương trình giải toán – ARIZ… Trong TRIZ có số khái niệm có ý nghĩa dạy học sáng tạo [4, tr.2128, tr.106]: - Sáng tạo tư sáng tạo (đã giới thiệu 1.1.2 1.1.3) - Bài toán cụ thể phát biểu hay gọi tắt toán đúng, thường giải trường học Lời phát biểu toán có hai phần, phần giả thiết gồm cho trước phần kết luận cần tìm Đặc điểm chung loại toán cho giả thiết đủ để giải toán, không thiếu, không thừa kết luận cần tìm rõ ràng, cụ thể không chung chung - Những toán gặp thực tế có tên gọi tình vấn đề xuất phát Chúng toán sáng tạo Người giải phải tự phát biểu toán; phần giả thiết thiếu thừa vừa thừa vừa thiếu; phần kết luận nêu mục đích chung chung, không rõ ràng, không cụ thể tìm - Các mức sáng tạo – mức khó toán sáng tạo G.S Altshuller nghiên cứu phân thành năm mức Nếu xem xét đến giai đoạn tìm ý tưởng giải toán mức sáng tạo xếp tăng dần từ mức tới mức năm nhìn theo góc độ khác sau: + Phân loại theo “tính mới”: sử dụng ý tưởng có sẵn; lựa chọn ý tưởng tối ưu vài ý tưởng có sẵn; cải tiến ý tưởng có sẵn; đưa ý tưởng mới; đưa nguyên lí hoạt động nhờ có loại hệ thống + Phân loại theo “phương pháp thử sai”, cụ thể theo:   a.100 ;   a.101 ;   a.102 ;   a.(103  104 ) ;   a.(105  ) Trong đó, a  10  xác định  Tæng sè c¸c phÐp thö cã thÓ cã cña bµi to¸n cho tr­íc Tæng sè c¸c lêi gi¶i cã thÓ cã cña bµi to¸n cho tr­íc + Phân loại theo “sử dụng kiến thức”: sử dụng kiến thức nghề, nơi toán nảy sinh đủ để giải toán; sử dụng kiến thức ngành chứa nghề, nơi toán nảy sinh; sử dụng kiến thức môn khoa học, sở ngành; sử dụng kiến thức môn khoa học, khoa học sở; sử dụng kiến thức tổng hợp nhiều môn khoa học + Phân loại theo “tính ích lợi” nhân loại: mức sáng tạo cao ích lợi phát triển nhân loại lớn Trên thức tế, sáng tạo mức năm tạo bước ngoặt đường phát triển nhân loại + Phân loại theo “số lượng người tham gia giải toán”: mức khó toán cao, số lượng người tham gia giải toán đông + Phân loại theo “thời lượng dùng để giải toán”: mức khó toán cao, thời gian giải toán kéo dài Những toán mức năm có kéo dài kỉ + Phân loại theo “chi phí (tiền) dùng để giải toán”: mức khó toán cao, chi phí giải toán lớn + Phân loại theo “tính ích lợi (lợi nhuận) cho tác giả sáng tạo”: mức sáng tạo cao, ích lợi (lợi nhuận) cho tác giả sáng tạo đến chậm Mỗi mức sáng tạo có ý nghĩa quan trọng riêng Việc phân loại mức sáng tạo dành cho sáng tạo có tính giới thuộc loại sáng tạo sáng chế, bảo hộ luật sở hữu trí tuệ Việc phân loại đòi hỏi không đánh giá sáng tạo chung chung mà cần phải vào cụ thể Các sáng tạo mức thấp chủ yếu phụ thuộc vào lực cá nhân người bình thường có khả đạt Đối với mức sáng tạo cao chúng không phụ thuộc vào lực cá nhân mà phụ thuộc nhiều vào môi trường Do đó, để có mức sáng tạo cao, việc bồi dưỡng lực cá nhân tư sáng tạo cần phải tạo dựng môi trường thuận lợi cho cá nhân có kiến thức rộng, tập thể làm việc đồng bộ, đầu tư thích đáng… Với mục đích nghiên cứu dạy tư sáng tạo môn vật lí trường phổ thông việc sử dụng tập sáng tạo (bài toán sáng tạo dạy học) nguyên tắc sáng tạo TRIZ có ý nghĩa định 1.3 Vận dụng nguyên tắc sáng tạo TRIZ xây dựng tập sáng tạo dạy học vật lí 1.3.1 Bài tập sáng tạo vật lí Bài tập vật lí hiểu vấn đề giải nhờ suy nghĩ lôgic, phép toán thí nghiệm sở định luật phương pháp vật lí Các tập vật lí diện tất giai đoạn trình lĩnh hội môn học này, tức từ bước bắt đầu đặt vấn đề nghiên cứu đề mục bước nghiên cứu giải vấn đề, bước vận dụng, củng cố, luyện tập, ôn tập mở rộng, đào sâu tri thức thực hành Vật lí học có quan hệ với đường hành xử tự nhiên, tức với định luật tự nhiên Cũng việc học tập môn vật lí nói chung, việc giải tập vật lí nhà trường nói riêng dừng lại tìm cách vận dụng công thức vật lí để giải cho xong phương trình tới đáp số Quan trọng giải tập vật lí phải giúp HS hiểu sâu tượng vật lí xảy giới tự nhiên xung quanh ta, đối tượng công nghệ văn minh mà ta sử dụng để từ hiểu biết sâu sắc mà thúc đẩy HS giải vấn đề khác sống công nghệ sau Các tập giáo khoa thường khác xa so với toán mà HS gặp sống Nếu không hiểu thấu đáo vật lí học không quen với việc giải tập vật lí cách thông minh sáng tạo HS khó lòng giải tốt toán thực sống Bài tập vật lí đa dạng, phong phú có nhiều cách gọi tên, phân loại khác dựa theo việc chọn tiêu chí khác Nếu tính chất trình tư giải tập tính chất tái (tái cách thức thực hiện) hay tính chất sáng tạo chia thành hai loại [24, tr.34-36]: + Bài tập luyện tập (BTLT) loại tập dùng để rèn luyện kỹ áp dụng kiến thức xác định giải tập theo khuôn mẫu có Tính chất tái tư thể chỗ: HS so sánh tập cần giải với dạng tập biết huy động cách thức giải biết; đề kiện hàm chứa angôrit giải Loại tập luyện tập tương ứng với toán TRIZ + Bài tập sáng tạo (BTST) loại tập mà giả thiết thông tin đầy đủ liên quan đến tượng, trình vật lí, có đại lượng vật lí ẩn dấu; điều kiện toán không chứa đựng dẫn trực tiếp gián tiếp angôrit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng cho việc giải tập, đề che giấu kiện khiến người giải liên hệ tới angôrit có Với BTST người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt tình (chưa biết), phát điều (về kiến thức, kỹ hoạt động thái độ ứng xử mới) BTST phương tiện dùng cho việc bồi dưỡng phẩm chất tư sáng tạo (tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm) Loại BTST phù hợp với khái niệm toán sáng tạo TRIZ 1.3.2 Các dấu hiệu nhận biết tập sáng tạo vật lí Theo Ra-zu-môp-xki, BTST chia thành hai loại: tập nghiên cứu (trả lời câu hỏi “tại sao”) tập thiết kế (trả lời câu hỏi “làm nào”) Có thể nhận biết BTST dựa dấu hiệu sau [24, tr.34-36]: a) Bài tập có nhiều cách giải Dạng tập tạo cho HS thói quen nhìn nhận vấn đề nhiều góc độ, kích thích tính sáng tạo HS b) Bài tập có hình thức tương tự có nội dung biến đổi Loại tập thường có nhiều câu hỏi, câu hỏi tập luyện tập, câu hỏi có hình thức tương tự, áp dụng phương pháp giải dẫn đến bế tắc nội dung câu hỏi có biến đổi chất c) Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm vật lí gồm tập thí nghiệm định tính, tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế thí nghiệm theo mục đích cho trước, thiết kế dụng cụ vật lí yêu cầu làm thí nghiệm theo dẫn quan sát giải thích tượng xảy Bài tập thí nghiệm định lượng gồm tập đo đạc đại lượng vật lí, minh họa quy luật vật lí thí nghiệm d) Bài tập cho thiếu, thừa sai kiện Việc nhìn nhận vấn đề loại tập có tác dụng rèn luyện tư phê phán, tư sáng tạo cho HS Để giải vấn đề BT HS cần phải có phát điều chưa hợp lí có lí giải cần thiết, tự cung cấp số liệu cho toán thiếu kiện, đề toán sai phải tìm chỗ sai chọn giải pháp tối ưu làm cho đề toán hết sai Bài tập gặp trường hợp HS cần có ý tưởng để đề xuất thiết kế vận dụng tri thức để đạt yêu cầu sống hay kĩ thuật e) Bài tập nghịch lí, ngụy biện Đây dạng tập chứa đựng ngụy biện nên dẫn đến nghịch lí: kết luận rút mâu thuẫn với thực tiễn hay mâu thuẫn với nguyên tắc, định luật vật lí biết Loại tập có tác dụng bồi dưỡng tư phê phán, phản biện cho HS; giúp cho tư có tính nhạy bén f) Bài toán hộp đen Theo Bun-xơ-man, toán hộp đen gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng mà cấu trúc bên đối tượng nhận thức (chưa biết), đưa mô hình cấu trúc đối tượng cho kiện Giải toán hộp đen trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ đầu vào”, đầu ra” để tìm thấy cấu trúc bên hộp đen Tính chất trình tư HS giải toán hộp đen tương tự với trình tư người kĩ sư nghiên cứu cấu trúc đồng hồ mà cách tháo đồng hồ ra; phải đưa mô hình cấu trúc đồng hồ, vận hành mô hình đó, điều chỉnh mô hình hoạt động giống đồng hồ thật mô hình sáng tạo người kĩ sư phản ánh cấu tạo đồng hồ thật Chính toán hộp đen chức giáo dưỡng có tác dụng bồi dưỡng tư sáng tạo cho HS Trên dấu hiệu bề để nhận biết tập sáng tạo vật lí Để giải loại tập này, HS phải học cách thức hoạt động mà nhà khoa học vật lí sử dụng để nghiên cứu tượng vật lí khám phá quy luật chi phối tượng Để tạo tập vậy, cách thức dựa vào nguyên tắc TRIZ Xu dạy học coi trọng việc dạy cho HS chiến lược giải tập hữu ích việc giải tập giáo khoa mà cần để thiết hình thành cho HS phong cách khoa học tiếp cận toán nói chung Đó điều vô quan trọng hoạt động lao động tương lai họ 1.3.3 Chiến lược tổng quát giải tập vật lí Người ta phân biệt chiến lược giải tập tổng quát chiến lược giải tập chung vật lí Theo tác giả P.Zitzewitz R.Neff chiến lược tổng quát giải tập coi đường, kế hoạch tổng thể tiến công vào việc giải tập Nó gồm sáu bước sau [21, tr.35]: Diễn đạt thành lời tập Định rõ tính chất tập, tức phân tích thông tin để cung cấp xác định biết, cần biết để giải tập 3 Khám phá, tức động não tìm chiến lược tổ chức thông tin cho tìm cần biết Đây bước quan trọng toàn trình giải tập vật lí Khám phá tức học cách đối chiếu thông tin cho (dữ kiện) với thông tin yêu cầu phải tìm (đáp số) để đạt đến lời giải tập Đó trình phải đến thông tin mới, có giá trị gợi mở cho phương hướng tìm tòi khai thác kiện hữu ích, tìm đường theo để đạt kết Đó chiến lược chung giải tập vật lí chiến lược cụ thể ứng với lớp loại tập vật lí định Các chiến lược giải tập vật lí thực chất phương pháp nghiên cứu đặc thù vật lí học Học sinh phải vận dụng chúng dần bước vào việc giải tập vật lí để cuối nắm vững nội dung khoa học vật lí phương pháp khoa học vật lí để sử dụng cách thành thạo sáng tạo vật lí học sống lao động sau Có thể kể số chiến lược chung sau: - Lập bảng số liệu đồ thị - Làm mô hình để quan sát hoạt động, diễn biến tượng - Hành động mô tả tập (khi cần tiến hành việc nghiên cứu thực nghiệm) - Phỏng đoán kết tượng mô tả kiểm tra lại Chiến lược gọi thử sai” - Đi giật lùi từ cần tìm đến cho tập - Giải tập đơn giản tập tương tự - Hỏi chuyên gia (hoặc tìm tài liệu đọc thêm) Kế hoạch, tức định chọn chiến lược nhóm chiến lược lập bước phụ cho chiến lược chọn Thực thi kế hoạch Trong trình giải tập kĩ tính toán, kĩ thực hành vật lí định thành công công việc giải tập Mỗi tập dịp tốt giúp HS rèn luyện kĩ Đánh giá, tức khẳng định điều làm được, khẳng định giải xong tập giải không giải Trong kế hoạch tổng thể gồm sáu bước giải tập vật lí có mặt có chiến lược chung giải tập hiểu phương pháp chung vật lí học vận dụng vào việc giải tập vật lí đa dạng Trong học giải tập vật lí theo chiến lược cụ thể, cần yêu cầu HS phải nhanh chóng khái quát hóa chiến lược (phương pháp) giải lớp tập tương đối bao quát Để hoạt động giải tập vật lí HS đạt kết tốt, GV cần phải trợ giúp HS hệ thống câu hỏi định hướng tư 1.3.4 Định hướng tư cho học sinh trình giải tập vật lí Tùy theo nội dung tập mục đích sư phạm việc giải tập, có ba kiểu định hướng tư cho học sinh [28, tr.113] + Hướng dẫn tìm tòi qui kiến thức biết, phương pháp biết Hướng dẫn tìm tòi qui kiến thức biết, phương pháp biết có nghĩa là: lúc tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết, không thấy mối quan hệ với biết, áp dụng quy tắc, định luật hay cách làm biết mà cần phải tìm tòi phương pháp phân tích, tổng hợp, so sánh để tìm dấu hiệu tương tự với biết (phương pháp tương tự) Kiểu hướng dẫn thường gặp HS vận dụng kiến thức biết chưa có phương pháp, quy trình hữu hiệu Trong trình hướng dẫn HS giải tập, GV cần sử dụng câu hỏi định hướng tư giúp HS nhận phương pháp tương tự để giải vấn đề + Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo phần Kiểu hướng dẫn thường sử dụng nghiên cứu tài liệu Ở hoàn toàn sử dụng kiến thức biết, đường suy luận lôgic để suy từ biết mà đòi hỏi có sáng tạo thật sự, bước nhảy vọt nhận thức (tình cần vận dụng nguyên tắc sáng tạo) Các câu hỏi định hướng GV phải hướng HS vào việc sử dụng nguyên tắc sáng tạo để giải vấn đề Việc tập dượt vận dụng nguyên tắc sáng tạo tình nhiều lần tích lũy cho HS kinh nghiệm, có nhạy cảm phát vấn đề, đề xuất giải pháp sáng tạo để vượt qua khó khăn + Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát Ở kiểu hướng dẫn này, GV hướng dẫn HS xây dựng phương hướng chung giải vấn đề, việc vạch kế hoạch chi tiết thực kế hoạch HS tự làm Kiểu hướng dẫn áp dụng cho đối tượng HS giỏi Trong điều kiện không tách HS thành lớp riêng, GV sử dụng kiểu hướng dẫn kết hợp với kiểu hướng dẫn tìm tòi sáng tạo phần Học sinh tích cực tham gia thảo luận từ xác định phương hướng lập kế hoạch tổng thể, HS yếu tham gia vào giải phần cụ thể kế hoạch Trên kiểu định hướng tư HS trình giải BTST Số lượng loại tập SGK ít, điều đòi hỏi GV cần phải biết cách xây dựng BTST để sử dụng trình dạy học [...]... cho mỗi cá nhân có được kiến thức rộng, tập thể làm việc đồng bộ, được đầu tư thích đáng… Với mục đích nghiên cứu dạy tư duy sáng tạo trong môn vật lí ở trường phổ thông bằng việc sử dụng các bài tập sáng tạo (bài toán sáng tạo trong dạy học) thì các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ có ý nghĩa nhất định 1.3 Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí 1.3.1 Bài. .. là TRIZ) là một lý thuyết hoàn chỉnh giải các bài toán sáng chế chứ không đơn thuần là một trong số các phương pháp sáng tạo TRIZ tập trung nỗ lực vào việc xây dựng cơ chế định hướng từ bài toán đến lời giải và ngày càng hoàn thiện cơ chế đó giúp người giải bài toán có tư duy định hướng TRIZ được xây dựng dựa trên ý tư ng, tiếp cận tiên tiến của các khoa học có phạm vi áp dụng rộng rãi như Triết học. .. khía cạnh chủ quan của sáng tạo (qui luật, hiện tư ng tâm lí của con người) cũng được tính đến để phương pháp sáng tạo của TRIZ trở nên thân thiện với người sử dụng Hiện nay, hệ thống công cụ của TRIZ thuộc loại hoàn chỉnh nhất trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới, gồm có: 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản, 9 qui luật phát triển hệ thống, 11 biến đổi mẫu, hệ thống 76 chuẩn dùng giải bài toán sáng chế, chương... mô hình sáng tạo của người kĩ sư phản ánh đúng cấu tạo của chiếc đồng hồ thật Chính vì vậy bài toán hộp đen ngoài chức năng giáo dưỡng còn có tác dụng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Trên đây là những dấu hiệu bề ngoài để nhận biết một bài tập sáng tạo về vật lí Để giải loại bài tập này, HS phải học cách thức hoạt động mà các nhà khoa học vật lí đã sử dụng để nghiên cứu các hiện tư ng vật lí và khám... giải bài toán”: mức khó của bài toán càng cao, chi phí giải bài toán càng lớn + Phân loại theo “tính ích lợi (lợi nhuận) cho tác giả của một sáng tạo : mức sáng tạo càng cao, ích lợi (lợi nhuận) cho tác giả của một sáng tạo càng đến chậm và càng ít Mỗi mức sáng tạo đều có ý nghĩa quan trọng riêng Việc phân loại các mức sáng tạo là dành cho các sáng tạo có tính mới thế giới và thuộc loại sáng tạo sáng. .. trình giải các bài toán – ARIZ… Trong TRIZ có một số khái niệm rất cơ bản và có ý nghĩa đối với dạy học sáng tạo như [4, tr.2128, tr .106 ]: - Sáng tạo và tư duy sáng tạo (đã giới thiệu ở 1.1.2 và 1.1.3) - Bài toán cụ thể được phát biểu đúng hay gọi tắt là bài toán đúng, thường được giải trong trường học Lời phát biểu của bài toán đúng có hai phần, phần giả thiết gồm những cái cho trước và phần kết luận... kiến thức”: sử dụng kiến thức của nghề, nơi bài toán nảy sinh là đủ để giải bài toán; sử dụng kiến thức của ngành chứa nghề, nơi bài toán nảy sinh; sử dụng kiến thức của bộ môn khoa học, là cơ sở của ngành; sử dụng kiến thức của bộ môn khoa học, không phải là khoa học cơ sở; sử dụng kiến thức tổng hợp của nhiều bộ môn khoa học + Phân loại theo “tính ích lợi” đối với nhân loại: mức sáng tạo càng cao thì... + Bài tập luyện tập (BTLT) là loại bài tập dùng để rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thức xác định giải các bài tập theo một khuôn mẫu đã có Tính chất tái hiện của tư duy thể hiện ở chỗ: HS so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết và huy động cách thức giải đã biết; trong đề bài các dữ kiện đã hàm chứa angôrit giải Loại bài tập luyện tập này tư ng ứng với bài toán đúng của TRIZ + Bài. .. là trở thành tri thức cho người giải Như vậy, có ba cách nói được coi là tư ng đương: + Tư duy sáng tạo + Quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định + Quá trình biến đổi thông tin thành tri thức, tri thức đã biết thành tri thức mới 1.2 Dạy học sáng tạo Dạy học sáng tạo với nội hàm là dạy tư duy sáng tạo nhằm đào tạo những con người năng động, sáng tạo trong học tập và lao động sản xuất đáp... Nếu trao cho học sinh nhiệm vụ nằm trong vùng phát triển gần thì học sinh cố gắng một chút có thể hoàn thành được + Sự giúp đỡ của bạn bè và của giáo viên có thể hỗ trợ cho học sinh tìm cách vượt qua khó khăn, hoàn thành nhiệm vụ 1.2.3 Cơ sở lí luận dạy học Trong dạy học sáng tạo, HS chiếm lĩnh được tri thức theo phương pháp nghiên cứu của các nhà khoa học Cơ sở lý thuyết của dạy học sáng tạo là sự