Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học phần cơ học lớp 10 ( chương trình nâng cao)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ------***------- TRẦN THỊ CẨM VÂN LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC VINH – 2010 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Cùng với công cuộc đổi mới của đất nước, giáo dục đào tạo nước ta không ngừng đổi mới về mặt: mục tiêu, chương trình, nội dung và phương pháp dạy học. Điều này được khẳng định trong nghị quyết hội nghị lần thứ tư ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam khóa VII: “Đổi mới phương pháp dạy và học ở tất cả các cấp, các bậc học … áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”. Với mục tiêu đó, hoạt động dạy học không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kĩ năng cơ bản mà còn đặc biệt quan tâm đến việc hình thành và phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh một cách có hiệu quả. Việc rèn luyện và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh có thể và cần được tiến hành trong suốt thời gian các em đang ngồi trên ghế nhà trường thông qua việc thực hiện các quá trình sư phạm, việc dạy học các bộ môn trong đó có bộ môn vật lí. Đối với môn vật lí ở trường phổ thông thì việc giải bài tập vật lí để giúp học sinh hiểu sâu hơn về lí thuyết, thấy được mối liên hệ giữa lí thuyết và thực tiễn, giải thích được các hiện tượng vật lí xảy ra trong thế giới tự nhiên xung quanh chúng ta. Nó còn một nhiệm vụ đặc biệt quan trọng đó là rèn luyện lối tư duy sáng tạo. Không phải mọi bài tập vật lí đều có thể thực hiện được nhiệm vụ quan trọng này. Cơ học 10 là phần kiến thức nền tảng của vật lí THPT. Những kiến thức về cơ học 10 có liên quan rất nhiều đến đời sống và khoa học kĩ thuật. Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí nhằm giúp học sinh nắm vững nội dung này, đặc biệt giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết các tình huống khác nhau để có điều kiện áp dụng tốt vào thực tiễn. Xuất phát từ cơ sở lí luận và thực tiễn nói trên tôi chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học phần Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao”. 2 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu và xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần Cơ học và đề xuất phương án sử dụng vào dạy học Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao nhằm góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng - Các cơ sở lí luận về tư duy sáng tạo, bài tập sáng tạo ở bậc THPT. - Quá trình dạy học Vật lí THPT. 3.2. Phạm vi - Bài tập sáng tạo Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao. 4. Giả thuyết khoa học - Có thể xây dựng được hệ thống bài tập sáng tạo phần Cơ học lớp 10 đảm bảo các yêu cầu của khoa học vật lí, tâm lí học và lí luận dạy học. - Việc sử dụng bài tập sáng tạo vào dạy học một cách hợp lí sẽ góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh, nâng cao hiệu quả dạy học. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh. 5.2. Nghiên cứu lí luận về bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí. 5.3. Nghiên cứu mục tiêu, nội dung kiến thức phần Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao. 5.4. Tìm hiểu thực trạng dạy học bài tập vật lí phần Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao. 5.5. Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao. 5.6. Đề xuất các phương án dạy học sử dụng bài tập sáng tạo đã xây dựng. 5.7. Thực nghiệm sư phạm. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu cơ sở lí luận về tư duy sáng tạo. 3 - Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: - Điều tra thực trạng dạy học bài tập vật lí ở trường trung học phổ thông. - Thực nghiệm sư phạm. 7. Kết quả đóng góp của đề tài - Xây dựng được hệ thống gồm 30 bài tập sáng tạo dùng cho dạy học phần Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao. - Đề xuất 4 hình thức dạy học sử dụng bài tập sáng tạo nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh. 8. Cấu trúc của luận văn - Mục lục. - Mở đầu. - Nội dung: 3 chương. Chương 1: Cơ sở lí luận của việc xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông. Được trình bày từ trang 4 đến trang 24. Chương 2: Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao. Được trình bày từ trang 25 đến trang 59. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. Được trình bày từ trang 60 đến trang 69. - Kết luận. - Tài liệu tham khảo. - Phụ lục. 4 Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT 1.1. Năng lực tư duy sáng tạo Để bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh có nhiều phương pháp, nhiều phương tiện khác nhau. Dùng bài tập sáng tạo để dạy học sáng tạo là một phương tiện bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh rất hữu ích. Cơ sở lí luận của bài tập sáng tạo là tư duy sáng tạo và dạy học sáng tạo. 1.1.1. Khái niệm về năng lực 1.1.1.1. Khái niệm Trong khoa học tâm lý, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lý riêng của cá nhân; nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao[19]. Người có năng lực về một hoạt động thuộc lĩnh vực nào đó thường bắt tay vào thực hiện một hoạt động trong lĩnh vực đó dễ dàng hơn, sự tiến bộ trong hoạt động đó rất nhanh về cường độ và chất lượng hơn người không có năng lực. Người có năng lực ở mức độ cao bao giờ cũng thể hiện được tính độc lập và sáng tạo trong hoạt động. Năng lực gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng. Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến việc thực hiện một loạt hành động hẹp, chuyên biệt đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc. Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hoạt động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn[19]. Ví dụ: người có kỹ năng, kỹ xảo thì khi thực hiện các phép đo một đại lượng vật lí nào đó thì có thể thực hiện nhanh chóng, chính xác, khéo léo lắp ráp các thiết bị. Còn người có năng lực thực hiện thì ngoài việc thực hiện các phép đo còn đề xuất được giả thuyết, nêu được 5 phương án thí nghiệm kiểm tra, xử lí các số liệu đo lường để rút ra kết quả, giải thích, đánh giá kết quả đo được, rút ra kết luận khái quát. 1.1.1.2. Sự hình thành và phát triển năng lực Tâm lí học hiện đại cho rằng: con người mới sinh ra chưa có năng lực, chưa có nhân cách. Chính trong quá trình sống, học tập, lao động, giao lưu, con người đã hình thành và phát triển nhân cách của mình. Sự hình thành và phát triển năng lực của con người chịu sự tác động của nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố sinh học, yếu tố hoạt động của chủ thể và yếu tố giao lưu xã hội[19]. Yếu tố sinh học: Vai trò của di truyền trong sự hình thành năng lực. Di truyền tạo ra những điều kiện ban đầu để con người có thể hoạt động có kết quả trong lĩnh vực nhất định. Tuy nhiên, di truyền không thể qui định những giới hạn tiến bộ của xã hội loài người nói chung và của từng người nói riêng. Những đặc điểm sinh học mặc dầu có ảnh hưởng đến quá trình hình thành tài năng, cảm xúc, sức khỏe, thể chất của con người, nhưng nó chỉ tạo nên tiền đề của sự phát triển năng lực. Mặt khác những tư chất được di truyền chỉ đặc trưng những lĩnh vực hoạt động hay sáng tạo cụ thể, do trình độ phát triển của những loại hình sản xuất, khoa học, nghệ thuật… và như là hoạt động sáng tạo của cá nhân quyết định. Những tư chất có sẵn trong cấu tạo của não, trong các cơ quan cảm giác, các cơ quan vận động và ngôn ngữ…là điều kiện để thực hiện có kết quả một hoạt động cụ thể. Tuy nhiên sự thành công trong một lĩnh vực phần lớn phụ thuộc vào hoàn cảnh thực tiễn, vào lao động học tập, rèn luyện cũng như vào tích lũy kinh nghiệm của cá nhân. Yếu tố hoạt động chủ thể: Như đã nói ở trên, năng lực không có sẵn trong người. Con người bằng hoạt động của chính mình mà chiếm lĩnh những kinh nghiệm hoạt động của các thế hệ đi trước, biến thành năng lực của chính mình. Yếu tố môi trường xã hội: Mỗi con người đều hoạt động trong một môi trường xã hội nhất định. Môi trường góp phần tạo nên động cơ, mục đích, phương tiện, hành động và đặc biệt cho hoạt động giao lưu, của mỗi cá nhân với xã hội mà nhờ đó, cá nhân thu được kinh nghiệm xã hội loài người, biến nó thành của mình. Cũng chính sự giao lưu với môi trường xã hội, con người mới biết được hoạt động của mình có ý 6 nghĩa như thế nào, có lợi ích như thế nào, có phù hợp thực tế không… Từ đó điều chỉnh hoạt động của mình để mang lại hiệu quả ngày càng cao, năng lực ngày càng được phát triển. Vai trò của giáo dục dạy học trong việc hình thành năng lực: Giáo dục là một hoạt động chuyên môn của xã hội nhằm hình thành và phát triển nhân cách của con người (trong đó có năng lực) theo những yêu cầu của xã hội trong những giai đoạn lịch sử nhất định. Sự hình thành và phát triển năng lực của học sinh phải thông qua chính hoạt động của HS trong mối quan hệ với cộng đồng. Chỉ có dạy học trong nhà trường mới có khả năng tạo ra những hoạt động đa dạng, phong phú, cần thiết, tạo điều kiện phát triển những năng lực khác nhau ở trẻ em, phù hợp với năng khiếu bẩm sinh và yêu cầu của xã hội. Chính trong dạy học có thể lựa chọn kĩ lưỡng những hình thức hoạt động. Có sự định hướng chính xác sẽ giúp HS sớm nhận thức được những yêu cầu của xã hội với hoạt động của mỗi người trong những lĩnh vực khác nhau. Như vậy, giáo dục, dạy học có thể mang lại những hiệu quả, những tiến bộ của mỗi HS mà các yếu tố khác không thể có được. Đặc biệt là dạy có thể đi trước sự phát triển, thúc đẩy sự phát triển. 1.1.2. Khái niệm về tư duy 1.1.2.1. Khái niệm Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết quả khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới[19]. Hoạt động của tư duy đồng nghĩa với hoạt động trí tuệ, đó là các quá trình phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa và trừu tượng hóa. Phân tích là hoạt động tách đối tượng nghiên cứu thành những phần tử nhỏ hơn, nhằm tìm hiểu bản chất của nó. Tổng hợp là quá trình kết hợp bằng tưởng tượng hay sự thật các yếu tố riêng rẽ 7 nào đó thành một chỉnh thể. So sánh là thao tác nhằm phát hiện sự giống nhau và khác nhau giữa các đối tượng, sự biến đổi của chúng theo thời gian và không gian, ảnh hưởng của môi trường, điều kiện cần cho quá trình phát triển của các sự vật hiện tượng. Trong dạy học vật lí, vận dụng so sánh - tương tự có thể giúp HS tìm ra được bản chất các đại lượng vật lí. Trừu tượng hóa là hoạt động nhằm lựa chọn và rút ra được những cái chung và bản chất của một số đối tượng. Khái quát hóa nhằm gom những đối tượng có cùng thuộc tính chung và bản chất vào một nhóm. Trừu tượng hóa và khái quát hóa luôn có quan hệ chặt chẽ với nhau khi tiến hành phân loại đối tượng. Việc hình thành năng lực khái quát hóa – trừu tượng hóa liên quan mật thiết tới việc bồi dưỡng tài năng. 1.1.2.2. Các loại tư duy Có nhiều cách phân loại tư duy, dựa theo những dấu hiệu khác nhau. Trong dạy học vật lí, người ta quan tâm đến các loại tư duy chủ yếu sau[19]: - Tư duy kinh nghiệm - Tư duy lí luận - Tư duy logic - Tư duy vật lí 1.1.2.3. Các mức độ của tư duy Tư duy con người có thể chia thành hai mức độ[22]: - Tư duy tái tạo Là tái tạo những mối liên hệ đã biết hoặc nhận thức các liên hệ đó theo những dấu hiệu đã biết. - Tư duy sáng tạo Là tư duy tạo ra tri thức mới không có mẫu sẵn. Trong quá trình học tập, nhận thức của HS thường ở mức độ tư duy tái tạo, thì sản phẩm của nó sẽ là những con người có thể hiểu biết thế giới chứ không thể cải tạo thế giới. Còn tư duy sáng tạo thường xuất hiện trong quá trình nghiên cứu KH của các nhà KH. Vì thế để sản phẩm của quá trình dạy học là những con người năng động, sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giới thì trong quá trình dạy học, cần phải bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho 8 HS. Để làm được điều đó chúng ta phải tạo ra các tình huống dạy học mô phỏng quá trình nhận thức của các nhà KH. 1.1.3. Khái niệm về sáng tạo Quan điểm triết học cho rằng: “Sáng tạo là quá trình hoạt động của con người tạo ra những giá trị vật chất, tinh thần mới về chất. Các loại hình sáng tạo được xác định bởi đặc trưng nghề nghiệp như khoa học, kỹ thuật, văn học, nghệ thuật, . Có thể nói sáng tạo có mặt trong mọi lĩnh vực của thế giới vật chất và tinh thần”[24]. Theo tâm lí học : “Sáng tạo, đó là năng lực tạo ra những giải pháp mới hoặc duy nhất cho một vấn đề thực tiễn và hữu ích”[24]. Theo định nghĩa trong từ điển tiếng Việt thì: “Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có”. Sự sáng tạo thường xuất hiện trước tiên ở dạng ý tưởng, dạng tư duy diễn ra trong óc con người. Sau đó năng lực sáng tạo cho phép thực hiện ý tưởng, biến ý tưởng thành hiện thực thông qua một chuỗi hành động cụ thể[24]. Các nhà tâm lí học đã cho biết: Sáng tạo là một tiềm năng vốn có trong mỗi con người, khi gặp dịp thì bộc lộ, cần tạo cho HS có những cơ hội đó, mỗi người có thể luyện tập để phát triển óc sáng tạo trong lĩnh vực hoạt động của mình. Tính sáng tạo thường liên quan đến tính tự giác, tích cực, chủ động, độc lập, tự tin. Sự sáng tạo là hình thức cao nhất của tính tích cực, độc lập của con người. Người có tư duy sáng tạo không chịu suy nghĩ theo lề thói chung, không bị ràng buộc bởi những qui tắc hành động cứng nhắc đã được học[24]. 1.1.4. Năng lực sáng tạo và năng lực tư duy sáng tạo của học sinh Năng lực sáng tạo là khả năng sáng tạo những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra được cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới. Theo các nhà tâm lí học: Năng lực sáng tạo biểu hiện rõ nét nhất ở khả năng tư duy sáng tạo – là đỉnh cao nhất của hoạt động trí tuệ của con người. Tư duy sáng tạo là hạt nhân của sự sáng tạo cá nhân đồng thời nó cũng là mục tiêu cơ bản của giáo dục, nó được xác định bởi chất lượng hoạt động trí tuệ ở mức độ cao với các phẩm 9 chất quan trọng như: tính mềm dẻo, tính linh hoạt, tính độc đáo, tính nhạy cảm,… Đối với HS, năng lực tư duy sáng tạo trong vật lí thể hiện ở sự quan sát hiện tượng, phân tích hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối quan hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí, dự đoán các kết quả mới từ lí thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn. Năng lực sáng tạo không phải chỉ là bẩm sinh mà được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể. Bởi vậy muốn hình thành năng lực sáng tạo cho học sinh, giáo viên phải rèn luyện cho học sinh thói quen nhìn nhận mỗi sự kiện dưới những góc độ khác nhau, biết đặt ra nhiều giả thuyết khi giải thích một hiện tượng, biết đề xuất nhiều phương án khác nhau khi giải quyết một tình huống. Cần giáo dục cho học sinh không vội vã bằng lòng với giải pháp đầu tiên được đề xuất, không suy nghĩ cứng nhắc theo qui tắc lý thuyết đã được học trước đó, không vận dụng máy móc những mô hình hành động đã gặp trong sách vở để xử lí trước những tình huống mới. Đây là những biểu hiện về sự linh hoạt, sự mới mẻ trong tư duy sáng tạo của học sinh[21]. 1.2. Dạy học sáng tạo 1.2.1. Dạy học sáng tạo là gì? Dạy học sáng tạo là dạy học nhằm mục đích bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho người học, tức là làm cho người học có khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra được cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới[24]. Một trong những đặc điểm quan trọng của hoạt động sáng tạo là tính mới mẻ của sản phẩm. Theo quan điểm tâm lí học, sản phẩm mới mẻ có tính chất chủ quan đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động học tập sáng tạo. Tính chủ quan của cái mới được xem như dấu hiệu đặc trưng của quá trình sáng tạo, cho khả năng định hướng hoạt động sáng tạo của người học[24]. Năng lực tư duy sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo, vốn hiểu biết của chủ thể[19]. Có thể dạy tư duy sáng tạo cho HS phổ thông thông qua dạy kiến thức. Kiến 10 . 10 chương trình nâng cao. 5.4. Tìm hiểu thực trạng dạy học bài tập vật lí phần Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao. 5.5. Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo. Nghiên cứu và xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần Cơ học và đề xuất phương án sử dụng vào dạy học Cơ học lớp 10 chương trình nâng cao nhằm góp phần bồi