Vận dụng nguyên tắc sáng tạo triz xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo dạy học chương các định luật bảo toàn lơp 10 trung học phổ thông luận văn thạc sỹ vật lý

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CHU THỊ THANH TÂM V N DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRI VÀ S ÂY D NG DỤNG BÀI T P SÁNG TẠO DẠY HỌC CHƯ NG “CÁC ĐỊNH LU T BẢO TOÀN” LỚP 10 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGHỆ AN NĂM 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CHU THỊ THANH TÂM V N DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRI VÀ S ÂY D NG DỤNG BÀI T P SÁNG TẠO DẠY HỌC CHƯ NG “CÁC ĐỊNH LU T BẢO TOÀN” LỚP 10 – TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Chun ngành: Lý luận PPDH mơn Vật lí Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS PHẠM THỊ PHÖ NGHỆ AN NĂM 2012 Lời cảm ơn - - / M N 25 2012 N & PPD K18 - MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn .4 Cấu trúc luận văn Chƣơng XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO THEO PHƢƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO TRIZ 1.1 Tƣ duy, tƣ sáng tạo 1.1.1 Khái niệm tƣ 1.1.2 Tƣ sáng tạo 1.1.3 Các phẩm chất tƣ sáng tạo 1.2 Năng lực sáng tạo 1.2.1 Khái niệm lực 1.2.2 Năng lực sáng tạo 10 1.2.3 Những biểu lực sáng tạo HS học tập 10 1.3 TRIZ việc vận dụng nguyên tắc TRIZ vào dạy học Vật lí 12 1.3.1 Tìm hiểu TRIZ (Lý thuyết giải toán sáng chế) 12 1.3.2 Giới thiệu số nguyên tắc sáng tạo vào dạy học Vật lí 14 1.4 Bài tập sáng tạo dạy học Vật lí .22 1.4.1 Bài tập sáng tạo …………………………………………………………… ………….22 1.4.2 Các dấu hiệu nhận biết tập sáng tạo Vật lí 23 1.4.3 Vận dụng nguyên tạo 25 tắc TRIZ xây dựng tập sáng 1.4.4 Áp dụng nguyên tắc TRIZ hƣớng dẫn HS giải tập sáng tạo 27 1.4.5 Các phƣơng án sử dụng tập sáng tạo dạy học Vật lí .28 Chƣơng VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRIZ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƢƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÝ 10 - TRUNG HỌC PHỔ THÔNG…………… ………………………………… ……… ……31 2.1 Phân tích nội dung chƣơng “Các định luật bảo tồn” 31 2.2 Thực trạng dạy học BTST số trƣờng THPT Thành phố Biên Hòa - Tỉnh Đồng Nai 33 2.2.1 Thực trạng xuất 33 2.2.2 Thực tế dạy học 34 2.3 Xây dựng hƣớng dẫn giải BTST chƣơng “Các định luật bảo toàn” 35 2.4 Sử dụng hệ thống tập sáng tạo dạy học Vật lý trƣờng THPT .62 2.4.1 Bài tập sáng tạo học tập Vật lý 62 2.4.2 Bài tập sáng tạo hoạt động ngoại khóa 68 2.4.3 Bài tập sáng tạo bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý 81 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 91 3.1 Mục đích, nhiệm vụ TNSP 91 3.1.1 Mục đích TNSP 91 3.1.2 Nhiệm vụ TNSP 91 3.2 Đối tƣợng phƣơng pháp TNSP 91 3.2.1 Đối tƣợng TNSP 91 3.2.2 Phƣơng pháp TNSP 92 3.3 Nội dung TNSP 92 3.3.1 Giáo án 92 3.3.2 Giáo án 93 3.3.3 Giáo án 95 3.3.4 Giáo án .97 3.4 Đánh giá kết TNSP 107 3.5 Kết TNSP 107 3.5.1 Kết định tính 107 Kết 3.5.2 định lƣợng .108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT BTLT: Bài tập luyện tập BTST: Bài tập sáng tạo BTTN: Bài tập thí nghiệm ĐLBT: Định luật bảo toàn NLST: Năng lực sáng tạo NTST: Nguyên tắc sáng tạo PPTD: Phƣơng pháp tƣ PPLST: Phƣơng pháp luận sáng tạo TDST: Tƣ sáng tạo THPT: Trung học phổ thông TNSP: Thực nghiệm sƣ phạm MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Thế kỉ XXI, kỉ trí tuệ sáng tạo, đất nƣớc ta thời kì phát triển nhanh, mạnh trình cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nƣớc Trƣớc tình hình địi hỏi ngành Giáo dục - Đào tạo phải không ngừng đổi đặc biệt đổi phƣơng pháp dạy học để góp phần vào việc bồi dƣỡng trí tuệ khoa học, lực sáng tạo cho hệ trẻ Mục tiêu giáo dục thời đại phải bồi dƣỡng cho học sinh lực sáng tạo, lực giải vấn đề, để từ tạo tri thức mới, phƣơng pháp mới, cách giải vấn đề Dạy học vật lý trƣờng phổ thơng có bốn nhiệm vụ cụ thể: Một là: cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức vật lý bản, khoa học, đại kĩ kĩ xảo tƣơng ứng Hai là: phát triển tƣ duy, bồi dƣỡng lực sáng tạo khả tự học nhƣ khả hoạt động độc lập học sinh Ba là: góp phần giáo dục đạo đức cho học sinh Bốn là: giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh Trong đó, nhiệm vụ phát triển tƣ nhiệm vụ nhất, có tầm quan trọng đặc biệt mục đích cuối trình dạy học Bồi dƣỡng tƣ sáng tạo cho học sinh nội dung quan trọng nhiệm vụ phát triển tƣ Bài tập sáng tạo vật lý tập mà giả thiết khơng có đầy đủ thơng tin liên quan đến tƣợng, q trình vật lý; có đại lƣợng vật lý ẩn giấu; điều kiện tốn khơng chứa đựng dẫn trực tiếp angôrit giải hay kiến thức vật lý cần sử dụng Bài tập sáng tạo phƣơng tiện hữu hiệu để bồi dƣỡng tƣ sáng tạo Làm để có tập sáng tạo sử dụng tập sáng tạo nhƣ nào? Là câu hỏi dành cho giáo viên vật lý muốn thực đƣợc nhiệm bồi dƣỡng tƣ sáng tạo cho học sinh trình dạy học Lý thuyết giải tốn sáng chế TRIZ (viết tắt từ tiếng Nga: Teopия peшения изобретательских задач) Genrikh Saulovich Altshuller (Nga) đề xuất năm 1946 lý thuyết với hệ thống công cụ thuộc loại hoàn chỉnh lĩnh vực khoa học sáng tạo, công cụ hỗ trợ cho sáng tạo, nhằm tăng cƣờng tính hệ thống trình sáng tạo, rút ngắn thời gian, tiết kiệm cơng sức Làm cho trình sáng tạo trở thành khoa học, có tiêu chí, ngun tắc định khơng phải q trình mày mị, may rủi Rèn luyện cho học sinh khả sáng tạo, khả thích ứng, khả kĩ giải vấn đề Một số nguyên tắc sáng tạo TRIZ vận dụng để xây dựng tập sáng tạo hƣớng dẫn học sinh giải tập sáng tạo nhằm bồi dƣỡng tƣ sáng tạo cho học sinh Nhìn chung, tốn học giải đƣợc phƣơng pháp động lực học Nhƣng thực tế, có nhiều tốn quan trọng lại khơng cần phải tính tốn chi tiết mà cần xác định đƣợc trạng thái cuối chuyển động dựa vào điều kiện ban đầu Một số tốn vật chuyển động khối lƣợng bị thay đổi việc áp dụng Định luật II Niutơn khơng thể Điều buộc phải tìm dạng khác diễn tả định luật nói Các định luật bảo toàn thực cung cấp thêm phƣơng pháp mới, quan điểm - quan điểm bảo tồn - để giải tốn vật lý hữu hiệu, bổ sung cho phƣơng pháp động lực học Vì vậy, việc xây dựng tập sáng tạo chƣơng “Các định luật bảo toàn” hƣớng dẫn học sinh giải chúng dựa số nguyên tắc sáng tạo TRIZ thuận lợi Từ đó, tơi chọn đề tài: “Vận dụng nguyên tắc sáng tạo TRI xây dựng sử dụng tập sáng tạo dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý 10 - Trung học phổ thơng” Mục đích nghiên cứu Vận dụng nguyên tắc sáng tạo TRIZ xây dựng hƣớng dẫn học sinh giải tập sáng tạo chƣơng “Các định luật bảo toàn” - Vật lý 10 - Trung học phổ thông nhằm bồi dƣỡng lực tƣ sáng tạo cho học sinh Đối tượng phạm vi nghiên cứu  Đối tượng: + Các nguyên tắc sáng tạo TRIZ + Quá trình dạy học tập vật lý trƣờng phổ thông + Bài tập sáng tạo vật lý  Phạm vi nghiên cứu: + Chƣơng “Các định luật bảo toàn” - Vật lý 10 - Trung học phổ thông Giả thuyết khoa học Nếu vận dụng nguyên tắc TRIZ xây dựng tập sáng tạo hƣớng dẫn học sinh giải tập sáng tạo góp phần bồi dƣỡng tƣ sáng tạo cho học sinh Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu TRIZ (Lý thuyết giải toán sáng chế), nguyên tắc sáng tạo TRIZ, lựa chọn số nguyên tắc sáng tạo TRIZ cho việc xây dựng sử dụng tập sáng tạo chƣơng “Các định luật bảo tồn” - Tìm hiểu tập sáng tạo, dấu hiệu tập sáng tạo - Tìm hiểu mối quan hệ tập sáng tạo TRIZ việc bồi dƣỡng tƣ sáng tạo học sinh - Phân tích nội dung dạy học chƣơng “Các định luật bảo tồn” - Tìm hiểu thực trạng việc giảng dạy tập sáng tạo vật lý số trƣờng THPT Thành phố Biên Hòa - Tỉnh Đồng Nai - Xây dựng tập sáng tạo cách vận dụng nguyên tắc TRIZ hƣớng dẫn học sinh giải dựa nguyên tắc TRIZ - Thiết kế đƣợc phƣơng án dạy học tập xây dựng - Thực nghiệm sƣ phạm Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết + Nghiên cứu tài liệu lý luận dạy học, tài liệu phƣơng pháp luận sáng tạo khoa học kĩ thuật (TRIZ) + Nghiên cứu phân phối chƣơng trình, sách giáo khoa, sách tập, sách 10 giáo viên, chuẩn kiến thức kĩ môn vật lý 10 - Nâng cao 6.2 Phương pháp thực nghiệm + Thực nghiệm vật lý + Thực nghiệm sƣ phạm: tiến hành giảng dạy để kiểm tra giả thiết đề tài 6.3 Phương pháp điều tra + Dự giờ, thăm lớp 6.4 Phương pháp thống kê + Xử lý kết thực nghiệm sƣ phạm thống kê tốn học Đóng góp luận văn - Lựa chọn đƣợc 11 nguyên tắc sáng tạo TRIZ vận dụng vào dạy học tập sáng tạo - Xây dựng đƣợc 19 tập sáng tạo chƣơng “Các định luật bảo toàn” kèm theo câu hỏi hƣớng dẫn dựa theo nguyên tắc sáng tạo TRIZ - Đề xuất đƣợc phƣơng án sử dụng tập sáng tạo nhằm bồi dƣỡng tƣ sáng tạo - Thiết kế tiến trình dạy học tập sáng tạo chƣơng “Các định luật bảo toàn” theo phƣơng án đề xuất nhằm bồi dƣỡng tƣ sáng tạo cho học sinh Giúp học sinh tiếp cận với phƣơng pháp luận sáng tạo TRIZ để góp phần phát triển tƣ sáng tạo thể qua số sản phẩm sáng tạo học sinh Nhờ luận văn dùng làm tƣ liệu để phát bồi dƣỡng học sinh có khiếu vật lý trƣờng THPT Cấu trúc luận văn - MỞ ĐẦU (5 trang) - CHƢƠNG Xây dựng sử dụng tập sáng tạo theo phƣơng pháp luận sáng tạo TRIZ (25 trang) 123 - Khí chất lỏng - Xác định dụng cụ vật liệu cần thiết, dùng cho việc chế tạo - Tự phân nhóm theo địa bàn sinh sống để nghiên cứu, chế tạo tên lửa nƣớc dựa nguyên tắc nào? Trong trƣờng hợp đơn giản, ta thay nhiên liệu đốt khoang tên lửa để khói cách nào? Tại lại dùng nƣớc, bơm để thay cho việc khói? Các phận tên lửa nƣớc gồm gì? Có thể sử dụng vật liệu sẵn có, vật liệu phế thải để chế tạo? Yêu cầu học sinh nhà thực chế tạo theo nhóm thực hành báo cáo bắn thử (khoảng 1/3 chai) đậy nút chai thật kín (khơng xốy), nút chai có khoan lỗ nhỏ gắn van 1chiều (van xe đạp) Đặt đáy chai chếch lên cao (800 so với phƣơng thẳng đứng), miệng chai hƣớng xuống Dùng bơm xe đạp bơm vào chai, áp suất chai đủ lớn, đẩy nút chai bật ra, nƣớc sau tạo phản lực đẩy chai phóng lên cao * Hoạt động 4: (6 phút) Tổng kết học - dặn dò - Những lƣu ý giải tập vận dụng ĐLBT: Điều kiện để áp dụng ĐLBT động lƣợng, đổi đơn vị cho - Ôn làm tập sách tập - Tìm hiểu chế tạo tên lửa nƣớc Sẽ tổ chức thi bắn tên lủa nƣớc nhóm Phụ lục 2b Mẫu phiếu học tập giáo án PHIẾU HỌC T P SỐ ĐỘNG LƢỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƢỢNG - CÔNG VÀ CÔNG SUẤT A Bài tập: Câu 1: Câu sau nói động lƣợng khơng đúng? A Một vật có khối lƣợng m lúc có động lƣợng B Động lƣợng vật thay đổi C Véctơ động lƣợng vật hƣớng với vectơ vận tốc vật D Động lƣợng đại lƣợng vectơ Câu 2: Một ngƣời nhấc vật có khối lƣợng 6kg lên độ cao 1m mang vật ngang đƣợc độ dời 30m Cho gia tốc rơi tự g = 10m/s2 Cơng tổng cộng mà ngƣời thực đƣợc là: A 1860J B 1800J C 180J D 60J Câu 3: Vật có khối lƣợng 1kg rơi tự xuống đất khoảng thời gian 0.5s Lấy g = 10m/s độ biến thiên động lƣợng vật khoảng thời gian : A 5.0kgm/s B 4.9kgm/s C 10kgm/s D 0,5kgm/s Câu 4: Một ngƣời kéo hòm gỗ trƣợt sàn nhà dây hợp với phƣơng ngang góc 30o.Lực tác dụng lên dây 150N Cơng lực hịm trƣợt 20m bằng: A 2400J B 2866J C 2598J D 1762J Câu 5: Đơn vị động lƣợng đơn vị sau đây, hệ sau không đƣợc coi hệ kín: A Một vật xa vật khác C Hệ vật chuyển động không ma sát mặt phẳng ngang B Hệ “súng đạn” trƣớc sau bắn D Hệ vật chuyển động không ma sát mặt phẳng nghiêng Câu 6: Hệ gồm vật có động lƣợng là: p = 6kgm/s p = 8kgm/s Động lƣợng tổng cộng hệ p = 10kgm/s : A p1 p2 phƣơng, ngƣợc chiều B p1 p2 phƣơng, chiều 124 C p1 p2 hợp góc 30 D p1 p2 vng góc với Câu 7: Chọn phát biểu động lƣợng A Động lƣợng đặc trƣng cho chuyển động mặt động học B Động lƣợng đƣợc định nghĩa tích khối lƣợng với tốc độ vật C Động lƣợng p = m v đặc trƣng cho khả truyền chuyển động vật tƣơng tác D Động lƣợng cho biết phƣơng chiều độ nhanh chậm chuyển động Câu 8: Đáp án sau đúng: A Lực đại lƣợng véc tơ nên công đại lƣợng véc tơ B Trong chuyển động tròn, lực hƣớng tâm thực cơng có hai yếu tố: lực độ dời vật C Công lực đại lƣợng vơ hƣớng có giá trị đại số D Một vật chuyển động thẳng đều, công hợp lực khác khơng có độ dời vật Câu 9: Chọn câu sai: A Động phản lực tên lửa chuyển động phản lực B Động phản lực dùng tuabin nén hút khơng khí vào phía trƣớc, nén khơng phía sau, đồng thời lúc nhiên liệu đƣợc phun cháy Hỗn hợp khí sinh phía sau, làm động chuyển động phía trƣớc C Động tên lửa hoạt động, nhiên liệu cháy, mạnh phía sau làm tên lửa chuyển động phía trƣớc D Tàu vũ trụ tên lửa chuyển động đƣợc khơng khí, khơng chuyển động đƣợc chân khơng Câu 10: Cơng suất đƣợc xác định bằng: A Tích công thời gian thực công B Công thực đơn vị thời gian C Công thực đƣơc đơn vị chiều dài D Giá trị công thực đƣợc Câu 11: Một vật chịu tác dụng lần lƣợt ba lực khác F 1>F2>F3 F1 đƣợc quãng đƣờng phƣơng AB nhƣ hình vẽ Có thể kết luận quan hệ công lực này: F2 A A1>A2>A3 B A1