Xây dựng chuỗi bài tập sáng tạo vật lý theo lý thuyết TRIZ phát triển năng lực sáng tạo của học sinh THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT ĐẶNG THAI MAI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG CHUỖI BÀI TẬP SÁNG TẠO VẬT LÝ THEO LÝ THUYẾT TRIZ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH THPT Người thực hiện: Nguyễn Xuân Tuấn Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Vật lý THANH HÓA NĂM 2018 Mục lục Mở đầu…………………………………………………………………… ….1 1.1 Lý chọn tài…………………………………………………………….1 đề 1.2 Mục đích cứu……………………………………………………… nghiên 1.3 Đối tượng cứu……………………………………………………… nghiên 1.4 Phương pháp cứu…………………………………………………….2 nghiên Nội dung sáng …………………………………….…3 kiến 2.1 Cơ sở khoa học nghiệm……………………… ………….3 kinh sáng nghiệm… kiến 2.1.1 Khái niệm tạo…………………………………………………… 2.1.2 Dạy học phát triển tạo………………………………… 2.1.3 Lý thuyết giải TRIZ…………………………… toán 2.1.4 Bài tập sáng tạo ……………………………………………….……4 kinh sáng lực phát sáng minh Vật lý 2.1.5 Quy trình xây dựng tập sáng tạo Vật lý theo lý thuyết TRIZ……… …5 2.1.6 Dạy học tập lý…………………………………………….6 sáng tạo Vật 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm ………………6 2.3 Xây dựng chuỗi tập sáng tạo Vật lý theo lý thuyết TRIZ…………………7 2.3.1 Một số chuỗi học……………………………… tập sáng tạo phần Cơ 2.3.2 Một số chuỗi tập sáng tạo phần Điện từ học ………………………….16 2.4 Hiệu sáng nghiệm……………………………………….19 kiến Kết luận nghị…………………………………………………………20 kinh kiến 3.1 Kết luận…………………………………………………………………….20 3.2 Kiến nghị………………………………………………………………… 20 Tài liệu tham khảo MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Nhân loại bắt đầu cách mạng công nghiệp 4.0 với phát triển chóng mặt nghành Robotics Trí tuệ nhân tạo (AI) đòi hỏi phải thích ứng phát triển để không cạnh tranh với quốc gia khác mà với máy móc Trí tuệ nhân tạo Trong kỉ nguyên cách mạng công nghiệp 4.0, lực sáng tạo người định phát triển không quốc gia mà cá nhân Mặc dù Chỉ số đổi sáng tạo toàn cầu (GII) Việt Nam dần cải thiện, năm 2017 xếp thứ 47 127 quốc gia, tăng 12 bậc so với năm 2016 (Theo Tổ chức sở hữu Trí tuệ giới – WIPO) Nhưng khối ASEAN, Việt Nam xếp thứ sau quốc gia Singapore, Malaysia, Thái Lan, nên phải nỗ lực nhiều Nhận thức xu hướng phát triển tất yếu này, Đảng ta sáng suốt ban hành Nghị 29 Trung ương khóa XI năm 2013 đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo ghi rõ “Chuyển mạnh trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện lực phẩm chất người học…” Cụ thể hóa Nghị Đảng, Quốc hội ban hành Nghị số 88/2014/QH13 đổi chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông Hiện giáo dục Việt Nam chuyển từ cách tiếp cận theo nội dung sang tiếp cận theo lực để đáp ứng nhu cầu phát triển thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 Trong đó, lực sáng tạo học sinh số lực cốt lõi nằm Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành vào tháng năm 2017 [1] Dự thảo Chương trình Giáo dục Phổ thông môn Vật lý Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành ngày 19 tháng 01 năm 2018 đặt yêu cầu phát triển lực sáng tạo lên hàng đầu [2] Tại Thanh Hóa, Sở Giáo dục Đào tạo Thanh Hóa ban hành Công văn số 572/HD-SGDĐT ngày 29 tháng 03 năm 2017 cụ thể hóa Cơng văn số 5555/BGDĐT-GDTrH Bộ Giáo dục Đào tạo, yêu cầu tiêu chí “10 Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác học sinh việc thực nhiệm vụ học tập” tiêu chí bắt buộc để xếp loại giáo viên dạy khá, giỏi [14] Tuy nhiên, dạy học phát triển lực sáng tạo Việt Nam nói chung dạy học Vật lý phát triển lực sáng tạo nói riêng thiếu nghiên cứu lý thuyết kinh nghiệm thực tiễn, nên lĩnh vực mẻ giáo viên Vật lý Tiếp thu nội dung Nghị quyết, Cơng văn, Chương trình trên, giáo viên Vật lý trăn trở, tìm tòi, sáng tạo để phát triển lực sáng tạo cho học sinh Trong dạy học Vật lý, tập nội dung thiếu để đạt mục tiêu dạy học Nhưng hệ thống tập xây dựng chủ yếu để đáp ứng mục tiêu hình thành kiến thức kĩ giải tập nhằm đáp ứng kì thi Trong cách tiếp cận theo lực, phải xây dựng hệ thống, chuỗi tập để phát triển lực sáng tạo cho học sinh Trong số lý thuyết phát triển lực sáng tạo Lý thuyết giải toán phát minh – TRIZ lý thuyết du nhập vào Việt Nam sớm GS TSKH Phan Dũng truyền bá GS TSKH Phan Dũng số học trò trực tiếp GS Genrikh Saulovich Altshuller, cha đẻ lý thuyết sau học tập nghiên cứu Liên Xô (cũ) trở lập Trung tâm Sáng tạo Khoa học Kỹ thuật (TSK) thuộc Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGTPHCM để phổ biến, nghiên cứu, ứng dụng TRIZ nhiều lĩnh vực, có dạy học [12] Ở Việt Nam, vài năm gần có số người tìm cách ứng dụng lý thuyết vào dạy học, có dạy học Vật lý [6,11,16] Xuất phát từ nhu cầu dạy học theo hướng phát triển lực sáng tạo học sinh kinh nghiệm sau năm học 2016-2017, 2017-2018 Trường THPT Đặng Thai Mai triển khai ứng dụng lý thuyết TRIZ để xây dựng chuỗi tập sáng tạo dạy học Vật lý Tôi xin đề xuất Sáng kiến kinh nghiệm với tiêu đề “ Xây dựng chuỗi tập sáng tạo Vật lý theo lý thuyết TRIZ phát triển lực sáng tạo học sinh THPT” Các chuỗi tập sáng tạo Vật lý ứng dụng cho hình thức dạy học đa dạng như: khóa, luyện thi THPTQG, bồi dưỡng HSG cấp tỉnh, thi Sáng tạo KH-KT VISEF 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích sáng kiến kinh nghiệm xây dựng số chuỗi tập sáng tạo Vật lý theo lý thuyết TRIZ 1.3 Đối tượng nghiên cứu Sáng kiến kinh nghiệm nghiên cứu phương pháp kỹ thuật xây dựng số chuỗi tập sáng tạo Vật lý cách áp dụng lý thuyết TRIZ 1.4 Phương pháp nghiên cứu Sáng kiến kinh nghiệm sử dụng phương pháp phân tích tài liệu, phân tích thực nghiệm, phương pháp quan sát để nghiên cứu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở khoa học sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Khái niệm sáng tạo Từ điển Triết học định nghĩa “Sáng tạo trình hoạt động người tạo giá trị vật chất, tinh thần chất” Theo GS Phan Dũng “Tư sáng tạo trình suy nghĩ lời giải từ khơng biết cách đạt đến mục đích đến biết cách đạt đến mục đích, từ khơng biết cách tối ưu đạt đến mục đích đến biết cách tối ưu đạt đến mục đích số cách biết” [12] Chương trình giáo dục tổng thể Bộ Giáo dục Đào tạo đưa khái niệm lực thuộc tính cá nhân hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có q trình học tập, rèn luyện, cho phép người huy động tổng hợp kiến thức, kỹ thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí, thực thành công loại hoạt động định, đạt kết mong muốn điều kiện cụ thể [1] Vậy lực sáng tạo thuộc tính cá nhân để tạo kết hoàn cảnh cụ thể 2.1.2 Dạy học Vật lý phát triển lực sáng tạo Hình 2.1 Chu trình nhận thức sáng tạo Ra-zu-mốp-xki [6] Mơ hình Hệ lô gic Sự kiện Thực nghiệm Dạy học phát triển lực sáng tạo tuân theo quy trình nhận thức sáng tạo V.G Ra-zu-mốp-xki mơ tả hình 2.1 Trong vật lí học, V.G Ra-zu-mốp-xki trình bày trình sáng tạo diễn theo chu trình gồm bốn giai đoạn, khó khăn nhất, đòi hỏi sáng tạo cao giai đoạn từ kiện khởi đầu đề xuất mơ hình giả thuyết Trong giai đoạn khơng có đường suy luận lôgic mà chủ yếu dựa vào trực giác; tư trực giác giữ vài trò quan trọng bắt buộc phải đưa đốn mới, giải pháp chưa có, hoạt động sáng tạo thực 2.1.3 Lý thuyết giải toán phát minh – TRIZ Lý thuyết giải toán phát minh - TRIZ (theo tiếng Nga Теория решения изобретательских задач, chuyển tự Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch, tên tiếng anh Theory of Inventive Problem Solving tên viết tắt quốc tế TRIZ) lý thuyết hồn chỉnh giải tốn sáng chế nhà bác học Genrich Saulovich Altshuller (Liên Xô cũ, 1926 –1998) phát minh TRIZ tập trung nỗ lực vào việc xây dựng chế định hướng từ toán đến lời giải ngày hoàn thiện chế giúp người giải tốn có tư định hướng [12] Hiện nay, hệ thống công cụ TRIZ phát triển tương đối hoàn chỉnh lĩnh vực sáng tạo đổi 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, thuật giải toán – ARIZ… Trong dạy học Vật lý vận dụng nguyên lý sau TRIZ để xây dựng phát triển toán sáng tạo [16]: + Nguyên tắc kết hợp: Kết hợp nhiều kiện, yếu tố, nhiều toán thành toán + Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Vận dụng để xây dựng mơ hình thiết bị kỹ thuật toán hộp đen + Nguyên tắc phân chia: Tách toán thành toán quen thuộc + Ngun tắc liên tục tác động có ích: u cầu học sinh thiết kế mơ hình, sản phẩm kỹ thuật thực hành học dự án + Nguyên tắc thay đổi kiện đầu vào: Thay đổi kiện toán để tượng xảy tốn hồn tồn thay đổi + Nguyên tắc sử dụng trung gian: Thông qua ẩn số trung gian toán trung gian để giải toán + Nguyên tắc đảo ngược: Đảo ngược giải thuyết thành kết luận + Nguyên tắc quan hệ phản hồi: Thiết lập quan hệ yếu tố, kiện lời giải toán Sự tác động qua lại lần đại lượng phận sản phẩm kĩ thuật + Nguyên tắc linh động: Tìm cách tiếp cận lời giải đa dạng + Nguyên tắc tác động lên “nhiễu”: Tách tác động lên yếu tố gây “nhiễu” để yếu tố khơng xuất toán 2.1.4 Bài tập sáng tạo Vật lý Bài tập Vật lý phương tiện dạy học Vật lý thiếu trình dạy học để củng cố kiến thức kĩ năng, đồng thời phát triển lực tư học sinh Hai loại tập phổ biến tập tập sáng tạo Bài tập loại tập mà kiện đầu vào tạo cách giải đáp số biết trước Trong tập sáng tạo loại tập kiện đầu vào không dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải đáp số Theo Ra-zu-mơp-xki chia tập sáng tạo Vật lý thành hai loại: tập nghiên cứu đối tượng (bài tập trả lời chất, nguyên nhân… vấn đề), tập nghiên cứu thiết kế (bài tập tìm kiếm phương pháp, sơ đồ thiết kế, kĩ thuật đo…của đối tượng, sản phẩm) Có dấu hiệu sau để nhận biết tập sáng tạo dạy học Vật lý [16]: Bài tập có nhiều cách giải, tập có hình thức tương tự có nội dung biến đổi, tập thí nghiệm, tập cho thiếu, thừa sai kiện, tập nghịch lí, ngụy biện, tập hộp đen 2.1.5 Quy trình xây dựng tập sáng tạo Vật lý theo lý thuyết TRIZ Quy trình áp dụng lý thuyết TRIZ xây dựng tập sáng tạo Vật lý mơ hình hóa sơ đồ sau: Hình 2.2 Quy trình xây dựng tập sáng tạo theo lý thuyết TRIZ Theo lựa chọn tập sở (BTCS) làm để xuất phát, tập sở lấy từ sách giáo khoa, sách tham khảo tài liệu khác Tiếp theo giải BTCS để tìm đáp số Trong bước phân tích giả thiết, yêu cầu, tượng Vật lý, trình Vật lý tập sở Sau vận dụng nguyên tắc lý thuyết TRIZ để xây dựng tập sáng tạo (BTST) Q trình biến đổi thực với yếu tố đầu vào, đầu tượng, trình, chất Vật lý 2.1.6 Dạy học tập sáng tạo Vật lý Quy trình hướng dẫn, hỗ trợ học sinh giải tập sáng tạo Vật lý mơ tả sơ đồ hình 2.3 Theo sau tiếp nhận tập sáng tạo Vật lý, học sinh nhận dạng chúng thuộc loại loại mơ tả trên, từ phân tích để đề xuất phương án giải Giai đoạn đánh giá phương án để lựa chọn phương án tối ưu giai đoạn quan trọng tiêu tốn nhiều thời gian đòi hỏi trợ giúp tích cực giáo viên để rút ngắn thời gian cho học sinh Cuối sau tạo kết hay sản phẩm cần đánh giá để khẳng định giải pháp kết có đắn khơng, xác đến mức độ Hình 2.3 Quy trình định hướng giải BTST Vật lý 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Bài tập Vật lý vừa nội dung vừa công cụ dạy học Vật lý trường THPT Các nguồn tập có tài liệu độ cao trọng tâm nâng lên cách mặt đất mét Nhưng quy định môn nhảy cao yêu cầu vận động viên nhảy qua xà: Đây bí mật để thành tích nhảy cao khơng ngừng nâng lên Nhảy cao có nhiều tư thế: kiểu bước qua, kiểu úp bụng, kiểu ưỡn lưng, khơng dùng kiểu nhảy bước qua Vì vậy? Bây dùng thực nghiệm để tìm câu trả lời Đem mơ hình người xếp thành kiểu nhảy cao: kiểu nhảy bước qua, kiểu úp bụng kiểu uỡn lưng, sau xác định trọng tâm chúng (hình 2.4) Bạn thấy vận động viên dùng kiểu bước qua để nhảy xà trọng tâm cánh tay, dùng kiểu áp bụng trọng tâm chút, dùng kiểu ưỡn lưng trọng tâm thấp nhất: phần thể Do vượt xà, trọng tâm thấp thành tích nhảy cao tốt; bạn áp dụng xác kiểu nhảy ưỡn lưng để qua xà, trọng tâm thấp thân thể khoảng 300 mm Người có thân cao mét, có sức bật mét độ cao trọng tâm người đạt 2,30 mét Còn nguời áp dụng kiểu nhảy bước xà đặt mức hai mét khơng nhảy qua nổi! Hình 2.4 Các tư nhảy cao vật động viên điền kinh f) HTDH: Đây tập sử dụng tiết học khóa chuyên đề luyện thi THPTQG mức vận dụng cao Điền kinh nội dung học môn thể dục THPT, em làm quen với kiểu nhảy bước qua úp bụng, chí ưỡn lưng, học sinh trải nghiệm vấn đề thực tế Tuy nhiên phân tích vấn đề góc độ Vật lý học lại vấn đề khoa học Lịch sử chứng minh thực tế từ ban đầu hoạt động thể thao phân tích góc độ khoa học Đây loại tập kiểu dự án mang tính “nghiên cứu” “thực nghiệm” cao giúp học sinh khám phá, phân tích, tưởng tượng Hoàn thành tập học sinh thấy nhánh nghiên cứu ứng dụng hấp dẫn Vật lý Vật lý thể thao 13 Thành tích thể thao đại có đóng góp lớn Vật lý học Bài tập a) BTCS: Ba bạn Trung, Mỹ, Việt đẩy ghế Hai bạn Trung Mỹ tác dụng lên ghế lực có độ lớn 50 N, có phương hợp với góc 600 Hỏi Việt phải tác dụng vào ghế lực có độ lớn phương, chiều để ghế đứng yên? b) NTST: Sử dụng nguyên tắc linh động, nguyên tắc đảo ngược để chuyển BTCS thành BTST c) BTST: Một xe ô tô bị sa lầy, lái xe tất hành khách xe buộc dây vào xe trực tiếp kéo thẳng để đưa xe khỏi chỗ lầy Tuy nhiên họ kéo xe khỏi vũng lầy Nếu bạn có mặt đoàn người đưa phương án để kéo xe khỏi vũng lầy với người, chứng minh phương pháp bạn để thuyết phục người d) ĐHTD: Lực kéo tác dụng lên xe lực nào? Xe chuyển động theo hướng nào? Có hướng với hướng lực kéo không? Làm để tăng lực kéo số người khơng đổi? Nếu bạn sử dụng thêm vật khác để kéo xe lên bạn sử dụng vật sử dụng chúng nào? e) LGTT: Thay kéo thẳng trực tiếp xe dây thừng buộc dây thừng xe (hoặc vật cố định chắn), sau kéo sợi dây theo phương vng góc đường nối xe Giải pháp kéo xe khỏi lầy mơ tả hình 2.5 Nếu lực kéo người xúm lại để thực lực tác dụng lên xe có độ lớn lớn độ lớn lực Khi xe di chuyển theo hướng lực (Hình 2.5) Nếu ta gọi  góc hợp hướng lực độ lớn lực tác dụng lên xe tính theo độ lớn lực kéo người sau: Nếu khoảng cách từ xe đến lớn góc  lớn nên cos nhỏ dẫn đến độ lớn lực lớn, tức khả kéo xe khỏi vùng lầy cao Hình 2.5 Sơ đồ lực tác dụng lên xe f) HTDH: Đây tập sử dụng luyện thi THPTQG HSG cấp tỉnh tương ứng với loại tập Phương án thí 14 nghiệm Bài tập u cầu tìm giải pháp tình thật, cách vận dụng phép phân tích lực Bài tập a) BTCS1: Một xe chạy theo khúc quanh mặt đường nằm ngang Bán kính khúc quanh 288 m hệ số ma sát nghỉ bánh xe mặt đường 0,20 Cho g = 10 m/s2 Tính vận tốc lớn mà xe không bị trượt Lời giải tóm tắt : Lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm Ta có:  24 m/s - BTCS2: Một xe chạy theo đường vòng quanh có bán kính 288 m với vận tốc khơng đổi Mặt đường nghiêng với phương ngang góc 150 Giả sử khơng có ma sát bánh xe với mặt đường Cho g = 10 m/s2 Hỏi vận tốc xe phải bao nhiêu? Lời giải tóm tắt: Để xe chuyển động thẳng hợp lực trọng lực phản lực phải hướng vào tâm đường tròn quỹ đạo Từ Hình 2.6, ta có: Từ kết ta kết luận thêm: Nếu v > 27,8 m/s xe bị trượt lên dốc Khi đó, hợp lực trọng lực phản lực khơng đủ để đóng vai trò lực hướng tâm Nếu v < 27,8 m/s xe bị trượt xuống dốc.Tuy nhiên thực tế, bánh xe mặt đường có lực ma sát nghỉ nên vận tốc xe nằm giới hạn Hình 2.6 Sơ đồ phân tích lực Hình 2.7 Sơ đồ phân tích lực - BTCS3: Một xe chạy theo đường vòng quanh có bán kính khúc quanh 288 m hệ số ma sát nghỉ bánh xe mặt đường 0,20 Mặt đường nghiêng với phương ngang 15 góc 150 Cho g = 10 m/s2 Hỏi vận tốc xe phải thay đổi giới hạn để xe khơng bị trượt? Lời giải tóm tắt: Khi vận tốc Theo lập luận BTCS2, v > 27,8 m/s xe có xu hướng trượt lên dốc Khi đó, lực ma sát nghỉ có phương dọc theo dốc hướng xuống phía Phương trình định luật II Niu tơn: Chiếu (*) lên trục Ox lên trục Oy, ta được: Vì Khi ta so sánh kết với kết BTCS2 mặt đường nghiêng góc  vmax lớn nhiều Điều kiện để tốn có nghiệm: cos > tan Khi vận tốc v <  16 m/s: Theo lập luận BTCS2, bị trượt xe có xu hướng bị trượt xuống dốc Khi đó, lực ma sát nghỉ có phương dọc theo dốc hướng lên phía Phương trình định luật II Newton: Chiếu (*) lên trục Ox lên trục Oy, ta được: Vì Điều kiện để tốn có nghiệm: sin > n cos  tan> n    11,30 Để xe khơng bị trượt vận tốc xe là: 49 km/h  v  136 km/h b) NTST: Sử dụng nguyên tắc linh động, nguyên tắc tổng hợp, để chuyển BTCS1, BTCS2 BTCS3 thành BTST1 c) BTST1 Tại đoạn đường lượn vòng kỹ sư thiết kế phải nâng mặt đường để tạo thành mặt nghiêng phía tâm đường tròn? Giả sử góc nghiêng mặt đường hệ số ma sát 16 nghỉ lốp xe mặt đường biết Bạn đề xuất phương án an tồn giao thơng cách dẫn vận tốc tối đa tối thiểu xe, chúng để phép quãng đường này? d) ĐHTD: Tại kỹ sư phải thiết kế mặt đường chỗ lượn vòng nghiêng tâm? Khi xe vào chỗ lượn vòng lực đóng vai trò lực hướng tâm? Ma sát nghỉ có ảnh hưởng đến chuyển động xe vào chỗ lượn vòng? Tốc độ lớn nhỏ để xe không bị trượt vào chỗ lượn vòng? Góc nghiêng ảnh hưởng tới chuyển động xe? e) LGTT: Trường hợp mặt đường nằm ngang, vận tốc lớn xe đạt mà không bị trượt là: vmax = Trường hợp mặt đường nghiêng góc  bỏ qua ma sát, hợp lực trọng lực phản lực đóng vai trò lực hướng tâm Khi vận tốc v < xe có xu hướng bị trượt xuống dốc Khi đó, lực ma sát nghỉ có phương dọc theo dốc hướng lên phía Khi vận tốc v > xe có xu hướng bị trượt lên dốc Khi đó, lực ma sát nghỉ có phương dọc theo dốc hướng xuống Tốc độ tối đa xe mà xe không bị trượt lên dốc: Tốc độ tối thiểu xe mà xe không bị trượt xuống dốc: Khi tan   n : Xe không bị trượt xuống dốc Khi n < tan < Biểu thức vmax vmin thõa mãn Khi tan > Ta không tìm giá trị vmax vmin Trong thực tế, góc  q lớn xe bị lật Khi đó, ta phải xét tới momen lực trục quay qua bánh xe gần tâm vòng tròn f) HTDH: Đây tập sử dụng để phát triển thành dự án tham dự thi sáng tạo KH-KT VISEF tìm giải pháp an tồn giao thơng đoạn đường vòng với điều kiện thực tế tập mức vận dụng cao kì thi THPTQG 17 tập kì thi HSG cấp tỉnh bổ xung thêm kiện đầu vào b) NTST: sử dụng nguyên tắc phân chia, nguyên tắc đảo ngược, nguyên tắc quan hệ phản hồi để chuyển BTCS thành BTST2 c) BTST2 Mặt đường chỗ lượn vòng thường nghiêng phía tâm đường tròn góc để xe chuyển động an toàn Nếu cho em thiết kế đoạn đường vậy, đưa phương án thiết kế để góc nghiêng mặt đường tối ưu mà xe chạy với tốc độ tối đa cho trước an toàn Xem hệ số ma sát nghỉ bánh xe mặt đường biết d) ĐHTD: Giả sử góc nghiêng mặt đường  hệ số ma sát nghỉ bánh xe mặt đường biết tốc độ tối đa tối thiểu để xe không bị trượt bao nhiêu? Nếu biết tốc độ tối đa cho phép hệ số ma sát nghỉ bánh xe mặt đường Hãy đề xuất phương án thiết kế mặt đường với góc nghiêng tương ứng với hai giá trị Với góc nghiêng mặt đường trên, vận tốc tối thiểu xe để xe không bị trượt xuống dốc? e) Lời giải tóm tắt: Tốc độ tối đa xe mà xe không bị trượt lên dốc: Bán kính cong đoạn đường R gia tốc g đo Từ ta tính góc nghiêng  Tốc độ tối thiểu xe mà xe không bị trượt xuống dốc: f) HTDH: Đây tập sử dụng để phát triển thành dự án tham dự thi sáng tạo KH-KT VISEF tìm giải pháp an tồn giao thơng đoạn đường vòng với điều kiện thực tế tập mức vận dụng cao kì thi THPTQG tập kì thi HSG cấp tỉnh bổ xung thêm kiện đầu vào 2.3.2 Một số chuỗi tập sáng tạo phần Điện từ học Bài tập 18 a) BTCS: Dùng loại dây đồng đường kính 0,5mm, bên ngồi có phủ lớp sơn cách điện mỏng quấn quanh hình trụ để tạo thành ống dây, Ống dây có lớp nối tiếp cho dòng điện tất vòng dây lớp chiều Các vòng dây lớp quấn sít Hỏi cho dòng điện cường độ 0,15A chạy qua vòng dây cảm ứng từ bên ống dây bao nhiêu? (bài 4.37 trang 50 SBT Vật lý 11 nâng cao [11] b) NTST: Sử dụng nguyên tắc kết hợp nguyên tắc thay đổi kiện đầu vào chuyển thành BTST c) BTST: Tình trạng rải đinh đường “đinh tặc” gây nguy hiểm cho người tham gia giao thơng Có thể dùng nam châm để hút đinh đường, sau phải dùng tay để gỡ số đinh gây bất tiện nguy hiểm cho tay Hãy thiết kế thiết bị để nhặt đinh với dụng cụ sau: sợi dây đồng đủ dài, thép, acquy (hay pin) d) ĐHTD: Có thể dùng vật nhặt đinh thay cho tay? Vật tìm nhặt đinh ta khơng nhìn thấy mẫu đinh khơng? Vật vừa nhặt đinh nhả đinh không cần dùng tay gỡ khơng? Muốn làm điều vật phải có tính chất gì? Chế tạo vật nào? Vẽ sơ đồ chế tạo giải thích hoạt động e) LGTT: Vật vừa hút vừa nhả đinh nam châm điện Ta dùng dây dẫn quấn quanh thép thành ống dây Lưu ý vòng dây cách điện với nhau, lớp vòng dây chen thêm lớp giấy cách điện cho an toàn Hai đầu dây dẫn nối với hai cực pin hay ăcquy thông qua công tắc Kết hợp nam châm vừa quấn với dài cho ta cầm để nhặt đinh dễ dàng Khi bật cơng tắt nam châm hút đinh ngắt điện nam châm tự nhả đinh vào giỏ rác f) HTDH: Đây tập xây dựng từ tập SGK nên sử dụng tiết học tiết tập sau để học sinh ứng dụng nhằm giải vấn đề sống Bên cạnh giáo viên thiết kế câu hỏi trắc nghiệm định tính để đánh giá lực vận dụng kiến thức Vật lý vào kĩ thuật 19 Bài tập a) BTCS: Cho khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD gồm 100 vòng dây, cạnh CD nằm ngang treo vào lực kế , cạnh AB đặt từ trường nam châm chữ U, đường sức từ hai nhánh nam châm nằm ngang vng góc với cạnh AB hình 2.9 (chỉ có cạnh AB dài 10 cm nằm nhánh nam châm) Ban đầu lực kế 0,5 N, cho dòng điện qua dây dẫn, ta thấy lực kế N, cường độ dòng điện qua dây dẫn 0,5A Xác định cảm ứng từ lòng nam châm b) NTST: Sử dụng nguyên tắc kết hợp (kết hợp tập tính cảm ứng từ tổng quát với việc tính cảm ứng từ nhánh nam châm chữ U) nguyên tắc sử dụng đối tượng trung gian (dùng cách đo lực từ tác dụng lên đoạn dây để tính cảm ứng từ, dùng dụng cụ đo cường độ dòng điện, đo lực) c) BTST : Cho nam châm hình chữ U, khung dây, lực kế, ắcquy, giá đỡ, đồng hồ đo điện đa năng, thước đo độ dài Hãy trình bày phương án xác định độ lớn cảm ứng từ lòng nam châm hình chữ U d) ĐHTD: Theo định nghĩa độ lớn cảm ứng từ xác định thông qua đại lượng nào? Làm để đo đại lượng này? Những dụng cụ đầu đo đại lượng này? Những dụng cụ để tạo nên thí nghiệm? Bố trí dụng cụ đo nào? e) LGTT: Từ trường nhánh nam châm từ trường Muốn đo B ta dùng cơng thức Do ta dùng lực kế để đo lực từ, ampe kế đo cường độ dòng điện thước để đo chiều đoạn dây, để đơn giản ta đặt dây dẫn vng góc với cảm ứng từ B để α = 900 Ta treo khung dây vào đầu lực kế, đầu dây khung nối với acquy, đầu lại mắc nối tiếp với ampe kế nối với cực acquy (hay biến nguồn), đặt cho cạnh khung nằm ngang vừa lọt vào vùng không gian nhánh nam châm chữ U Nam châm đặt cho B nằm mặt phẳng nằm ngang vng góc với cạnh khung Quan sát ghi nhận số lực kế F1 Bật cơng tắc ắcquy cho dòng điện qua khung, quan sát ghi nhận số 20 lực kế F2 Suy lực từ F = F1- F2 Ghi nhận số Ampe kế, đo chiều dài cạnh khung Tính Thay đổi dòng điện qua khung cách điều chỉnh hiệu điện biến nguồn, đo lại giá trị I, F Tính lại giá trị B Thực lần để lấy giá trị trung bình Chú ý: cách phải dùng lực kế nhạy Chú ý tới dòng điện qua khung lớn làm đoản mạch Với khung dây phòng thí nghiệm sử dụng với hiệu điện cỡ 9V f) HTDH: Đây tập sử dụng tiết học khóa 21 SGK chuyên đề luyện thi THPTQG dạng câu hỏi mức vận dụng Bài tập a) BTCS : Một khung dây hình chữ nhật ABCD đặt từ trường cảm ứng từ B = 5.10-2 T Cạnh AB khung dài cm Dòng điện khung có cường độ 2A Tính giá trị cực đại momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung trường hợp: * cạnh AB khung vng góc cạnh BC song song với đường sức từ * cạnh BC khung vng góc cạnh BC song song với đường sức từ (bài trang 165 sách giáo khoa Vật lý 11 nâng cao) b) NTST: Áp dụng nguyên tắc kết hợp (kết hợp lý thuyết chuyển động quay khung mang dòng điện từ trường với quay động thực tế) nguyên tắc phản đối xứng (chuyển hình ảnh khung dây hình chữ nhật thành dạng bất kỳ, từ trường B thay từ trường không đều) c) BTST: Hãy chế tạo động điện chiều từ vật liệu đồ dùng quen thuộc bỏ gia đình bạn d) ĐHTD: Nêu nguyên tắc hoạt động động điện xoay chiều? Thành phần, phận động điện chiều gì? Chúng ta dùng nguyên liệu nào, vật liệu để chế tạo phận đó? Hãy sưu tầm nguyên liệu, đồ dùng bỏ để làm chúng? Đặt khung dây mang dòng điện để khung quay? Khung quay liên tục khơng? Vì sao? Nếu khung dây khơng có dạng chữ nhật mà có dạng khung quay khơng? Muốn cho dòng điện 21 qua khung phải nối hai đầu khung với hai cực pin, bạn nối nào? Nếu bạn dùng dây dẫn nối trực tiếp vào khung có bất lợi khung quay khơng? Muốn khác phục bất lợi bạn làm cách dòng điện qua khung? Bạn khơng cần dùng dây nối mà cho hai đầu khung tiếp xúc trực tiếp với hai cực pin khơng? Lúc để khung quay? f) HTDH: Đây tập sử dụng để phát triển thành dự án tham dự thi sáng tạo KH-KT VISEF 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm - Đối với cá nhân: SKKN thúc đẩy lực chuyên môn cá nhân lên tầm cao Thông qua việc xây dựng phát triển chuỗi tập sáng tạo theo lý thuyết TRIZ cá nhân phát triển lực chuyên môn Vật lý mà khoa học sáng tạo Việc áp dụng chuỗi tập sáng tạo tạo nên lực sư phạm sáng tạo linh hoạt cho tác giả - Đối với giáo viên Vật lý: Trong thời gian tới mà SKKN phổ biến mang lại hội phát triển lực sáng tạo tập Vật lý phong phú đa dạng hơn, điều hình thành nên lực đưa nghệ thuật giảng giải họ sang trang - Đối với học sinh: Các tập sáng tạo sáng kiến kinh nghiệm áp dụng dạy khóa tiết học mới, tiết tập mang lại tò mò, hứng thú cao cho học sinh Đặc biệt tập phù hợp với việc bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lý mức vận dụng cao luyện thi THPTQG Việc áp dụng tập sáng tạo thời gian tới mở rộng thành dự án cá nhân để học sinh gửi dự thi thi sáng tạo Khoa học Kỹ thuật VISEF - Đối với nhà trường ngành giáo dục: Đây SKKN ứng dụng lý thuyết TRIZ để xây dựng tập sáng tạo TRIZ Sự thành cơng sáng kiến áp dụng cho mơn học khác như: Tốn, Hóa học, Sinh học, Cơng nghệ hay Tin học Nếu phương pháp quy trình sáng kiến kinh nghiệm ứng dụng cho môn học khác mở phong trào phát triển lực sáng tạo cho học sinh 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Sáng kiến kinh nghiệm “xây dựng chuỗi tập sáng tạo Vật lý theo lý thuyết TRIZ phát triển lực sáng tạo học sinh THPT” đạt kết sau: - Từ sở khoa học lý thuyết TRIZ tác giả đúc rút nguyên tắc quy trình để xây dựng chuỗi tập sáng tạo Vật lý - Xây dựng số chuỗi tập sáng tạo Vật lý phần Cơ học Điện từ học đồng thời trình bày hình thức sử dụng chúng dạy học Vật lý trường THPT Trong chuỗi tập tác giả trình bày nguyên tắc để từ tập sở tài liệu dạy học phổ biến nay, xây dựng nên tập sáng tạo Vật lý Với tập sáng tạo sáng kiến trình bày câu hỏi nhằm định hướng tư để học sinh giải thành cơng, sáng kiến có nêu lời giải gợi ý cho giáo viên trình tư học sinh thất bại - Sáng kiến áp dụng cho hầu hết hình thức dạy học Vật lý trường THPT Các giáo viên dựa kinh nghiệm số chuỗi tập sáng tạo để xây dựng hệ thống tập sáng tạo Vật lý góp phần phát triển lực sáng tạo học sinh THPT SKKN mở rộng để áp dụng cho nhiều mơn học khác như: Tốn học, Hóa học, Sinh học, Tin học, Công nghệ để xây dựng chuỗi tập sáng tạo cho môn học 3.2 Kiến nghị - Đề nghị Sở Giáo dục Đào tạo phổ biến sáng kiến để giáo viên Vật lý ứng dụng xây dựng thêm chuỗi tập sáng tạo Vật lý hoàn chỉnh cho phần Cơ học Điện từ học 23 Mở rộng sang phần Vật lý khác như: Quang học, Nhiệt học… để xây dựng chuỗi tập sáng tạo Vật lý - Đề nghị Sở Giáo dục Đào tạo phổ biến sáng kiến để giáo viên môn học: Tốn học, Hóa học, Sinh học, Tin học, Cơng nghệ ứng dụng lý thuyết TRIZ để xây dựng chuỗi tập sáng tạo XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 24 tháng 05 năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Xuân Tuấn 24 Tài liệu tham khảo Bộ Giáo dục Đào tạo, Chương trình giáo dục phổ thơng-Chương trình tổng thể, Tháng năm 2017 Bộ Giáo dục Đào tạo, Chương trình giáo dục phổ thơng mơn Vật lý (dự thảo), tháng năm 2018 Bộ Giáo dục Đào tạo, Tài liệu tập huấn hướng dẫn dạy học kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực học sinh cấp THPT Môn Vật lý, Tháng năm 2014 Bộ Giáo dục Đào tạo, Tài liệu tập huấn phương pháp kĩ thuật tổ chức hoạt động học theo nhóm hướng dẫn học sinh tự học Môn Vật lý, Tháng năm 2017 Bộ Giáo dục Đào tạo, Công văn 5555/BGDĐT-GDTrH, Tháng 10 năm 2014 Huỳnh Ngọc Huyên, Luận văn thạc sĩ, Xây dựng sử dụng hệ thống tập sáng tạo phần học lớp 10 THPT dựa số nguyên tắc TRIZ nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh, Trường ĐH Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh, 2010 Huỳnh Văn Sơn, Giáo trình Tâm lý học sáng tạo, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2009 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Sách Giáo Khoa Vật lý 10 bản, Nhà xuất Giáo Dục, 2007 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Sách Giáo Khoa Vật lý 11 bản, Nhà xuất Giáo Dục, 2007 10 Nguyễn Thể Khôi (Tổng chủ biên), Sách Bài Tập Vật lý 11 nâng cao, Nhà xuất Giáo Dục, 2007 11 Nguyễn Thị Thu Thảo, Luận văn thạc sĩ, Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống tập sáng tạo dung cho dạy học Vật lý phần “Từ trường cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh, Trường ĐH Sư Phạm Tp Hồ Chí Minh, 2010 12 Phan Dũng, Phương pháp luận tư sáng tạo, NXB Thành phố Hồ Chí Minh, 1998 13 Phạm Thành Nghị, Giáo trình Tâm lý học sáng tạo, NXBĐHQGHN, 2012 14 Sở Giáo Dục Đào tạo Thanh Hóa, Công văn số 572/HD- SGDĐT, ngày 29 tháng 03 năm 2017 15 Trần Thị Bích Liễu (chủ biên) đồng nghiệp, Phát triển lực sáng tạo cho HS phổ thông qua số môn học cụ thể, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2017 16 Vũ Thị Minh, Luận án tiến sĩ, Nghiên cứu xây dựng sử dụng hệ thống tập sáng tạo dạy học phần học lớp 10 – THPT, Đại học Vinh, 2012 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Nguyễn Xuân Tuấn Chức vụ đơn vị công tác: Trường THPT Đặng Thai Mai Cấp đánh giá xếp loại TT Tên đề tài SKKN XÂY DỰNG MỘT SỐ NỘI DUNG DẠY HỌC TÍCH HỢP VẬT LÝ-HĨA HỌC PHẦN NHIỆT HỌC LỚP 10 (Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh ) Cấp tỉnh Kết đánh giá xếp loại (A, B, C) C Năm học đánh giá xếp loại 2016 ... xây dựng tập sáng tạo Vật lý theo lý thuyết TRIZ Quy trình áp dụng lý thuyết TRIZ xây dựng tập sáng tạo Vật lý mơ hình hóa sơ đồ sau: Hình 2.2 Quy trình xây dựng tập sáng tạo theo lý thuyết TRIZ. .. Mai triển khai ứng dụng lý thuyết TRIZ để xây dựng chuỗi tập sáng tạo dạy học Vật lý Tôi xin đề xuất Sáng kiến kinh nghiệm với tiêu đề “ Xây dựng chuỗi tập sáng tạo Vật lý theo lý thuyết TRIZ phát. .. việc xây dựng phát triển chuỗi tập sáng tạo theo lý thuyết TRIZ cá nhân phát triển lực chuyên môn Vật lý mà khoa học sáng tạo Việc áp dụng chuỗi tập sáng tạo tạo nên lực sư phạm sáng tạo linh hoạt