8. Các chữ viết tắt
3.3. Khái niệm năng lực sáng tạo
“Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị” [2, tr54].
Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới.
Trong khoa học kĩ thuật khi xem xét những phát kiến, phát minh người ta dựa theo những tiêu chuẩn sau đây:
Được thừa nhận là một phát kiến, nếu nó là một sự xác lập những quy luật, những thuộc tính, những hiện tượng chưa biết trước đây, tồn tại một cách khách quan của thế giới vật chất. Được thừa nhận là một phát minh, nếu đó là một cách giải quyết mới mẻ một nhiệm vụ trong bất kì lĩnh vực nào của kinh tế quốc dân, văn hóa, y tế, hay quốc phòng mang lại một hiệu quả tích cực.
Trong nghiên cứu vật lý, quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn như ta đã biết, trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện thực nghiệm kh i đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả thuyết. Trong hai giai đoạn này, không có con đường suy luận logic mà phải chủ yếu dựa vào trực giác.
Vấn đề bản chất tâm lý học của trực giác là vấn đề về cơ chế giải quyết các nhiệm vụ nhận thức mà không thể thực hiện được bằng con đường suy luận logic. Đó là trường hợp mà chủ thể nhận thức không có đủ tri thức cần thiết cho việc cải biến tình huống dần dần để cuối cùng đi đến giải quyết được nhiệm vụ. Ở đây, bắt buộc phải đưa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự.
Tư duy trực giác khác với tư duy biện giải logic là chỗ những bước đi của nó không thể hiện rõ một trình tự tất yếu chặt chẽ, việc giải quyết vấn đề lại giống như một phỏng đoán đòi hỏi có một căn cứ logic.
mà trong đó mỗi một tư tư ng tiếp theo đều xuất phát một cách logic từ cái trước, phụ thuộc vào cái trước và là tiền đề cho các tiếp theo, thì tư duy trực giác thu nhận được một cách nhảy vọt, một cách trực tiếp, các giai đoạn của nó trong thể hiện một cách minh bạch và người suy nghĩ không thể kể ngay ra làm thế nào mà anh ta đi đến cái quyết định đó, con đường đó vẫn còn chưa nhận thức được, phải sau này mới xác lập được cơ s logic của phỏng đoán trực giác đó.
Năng lực sáng tạo gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể. Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo và có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra được nhiều dự đoán, nhiều phương án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển. B i vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó.
Đặc trưng tâm lý quan trọng của hoạt động sáng tạo là tính chất hai mặt chủ quan và khách quan: chủ quan theo quan điểm của người nhận thức mà trong đầu đang diễn ra quá trình sáng tạo và khách quan theo quan điểm của người nghiên cứu cái quá trình sáng tạo đó xem như là một quá trình diễn ra có quy luật, tác động qua lại giữa ba thành tố: tự nhiên, ý thức của con người và sự phản ánh tự nhiên vào ý thức của con người.
Đối với người đang hoạt động sáng tạo thì tính mới mẻ, tính bất ngờ, tính ngẫu nhiên của phỏng đoán đều là chủ quan. Người đó có thể biết rằng những điều mình đề xuất ra nhân loại đã biết rồi. Tuy nhiên, sự phát minh, phát kiến mới xuất hiện từ nhu cầu xã hội đã chín mùi, không người này thì người khác sẽ đạt được, nhiều khi nhiều người cùng đạt được trong một thời gian.
3.4. Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của HS
3.4.1 Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới
Kiến thức vật lý trong trường phổ thông là những kiến thức đã được loài người khẳng định. Tuy vậy, chúng luôn luôn là mới mẻ đối với HS. Việc nghiên cứu KT mới sẽ thường xuyên tạo ra những tình huống đòi hỏi HS phải đưa ra những ý kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân họ.
Tổ chức quá trình nhận thức vật lý theo chu trình sáng tạo sẽ giúp cho HS trên con đường hoạt động sáng tạo dễ nhận biết được: chỗ nào có thể dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra KT mới, giải pháp mới. Việc tập chung sức lực cho chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo của HS có hiệu quả, rèn luyện cho tư duy trực giác nhạy bén,
phong phú. Trong nhiều trường hợp, giáo viên có thể giới thiệu cho HS kinh nghiệm sáng tạo của các nhà bác học.
Theo quan điểm hoạt động, giáo trình vật lý được xây dựng đi từ dễ đến khó, phù hợp với trình độ HS, tận dụng được những kinh nghiệm sống hằng ngày của họ, tạo điều kiện cho họ có đề xuất ra những ý kiến mới mẻ, có ý nghĩa, làm cho họ nhận được hoạt động sáng tạo là hoạt động thường xuyên, có thể thực hiện được với sự cố gắng nhất định. Sự tự tin trong hoạt động sáng tạo là một yếu tố tâm lý rất quan trọng, làm cho chủ thể nhận thức thoát khỏi sự ràng buộc, hạn chế của những hiểu biết cũ hay b i ý kiến của người khác, nhất là của những nhà bác học. Như vậy, kiểu dạy học thông báo – minh họa về nguyên tắc không thể rèn luyện cho học sinh năng lực sáng tạo.
2.4.2 Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết
Như đã biết, dự đoán có vai trò rất quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học. Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực. Các nhà khoa học nói rằng: việc xây dựng giả thuyết dựa trên những khái quát hóa về những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính. Tuy nhiên, sự khái quát đó không phải là một phép quy nạp đơn giản, hình thức mà nó chứa đựng một yếu tố mới, không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ s . Dự đoán khoa học không phải là tùy tiện mà luôn luôn phải có một cơ s nào đó, tuy chưa thật chắc chắn. Có thể có các cách dự đoán sau đây trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức vật lí của HS:
Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có
Ví dụ: Quan sát một bình chứa không khí nối với một ống tiết diện nhỏ bên trong có một giọt chất lỏng để ngăn cách không khí với bình bên ngoài. Đem hơ bình hay để bình lại gần ngọn đèn điện, ta quan sát thấy: giọt chất lỏng di chuyển, chứng tỏ thể tích khí n ra. Câu hỏi đặt ra là nguyên nhân vì sao chất khí trong bình n ra. Câu trả lời là ví khí bị hơi lửa, vì để gần đèn điện thì không phải là dự đoán mà là sự thật, ai cũng thấy. Nhưng nếu câu trả lời là: “khí nở ra vì nóng lên” thì đó là một dự đoán, dựa trên sự liên tư ng đến một các chung giữa ngọn lửa và một cái đèn là “sự nóng”.
Dựa trên sự tương tự
- Dựa trên dấu hiệu bên ngoài giống nhau mà dự đoán sự giống nhau về bản chất. Ví dụ: quan sát hiện tượng xảy ra khi chùm sáng kết hợp giao nhau. Ta thấy có những vân sáng và vân tối xen kẽ và cách đều nhau. Hiện tượng này giống như hiện tượng
xảy ra khi hai sóng nước kết hợp giao nhau. Ta cũng thấy có những vân giao động với biên độ cực đại và những vân dao động với biên độ cực tiểu xen kẽ nhau. Từ đó, ta có thể dự đoán ánh sáng cũng có bản chất sóng như sóng nước. Ở đây, biên độ của sóng ánh sáng biểu hiện cường độ sáng.
- Dựa trên sự giống nhau về cấu tạo mà dự đoán giống nhau về tính chất.
Ví dụ: chất khí, chất lỏng, chất rắn đều cấu tạo b i các phân tử riêng biệt chuyển động hỗn loạn không ngừng, giữa chúng có những lực hút – đẩy. Thí nghiệm cho biết chất khí n ra khi nóng lên, có thể dự đoán chất lỏng và chất rắn cũng n ra khi nóng lên.
- Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có quan hệ nhân quả.
Ví dụ: sau một số lần quan sát, thấy khi cho một nam chân chuyển động tương đối so với cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng, ta có thể dự đoán là chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây là nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng.
- Dựa trên những xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả của chúng.
Ví dụ: quan sát các hạt phấn hoa hòa trong nước, ta thấy chúng chuyển động hỗn loạn không ngừng. Khi hơ nóng làm tăng nhiệt độ của nước lên ta thấy vận tốc chuyển của các hạt phấn hoa (hạt Braonơ) tăng lên. Ngược lại khi làm giảm nhiệt độ của nước, ta lại thấy vận tốc của các hạt phấn hoa giảm đi. Ta có thể dự đoán sự tăng giảm nhệt độ là nguyên nhân tăng giảm vận tốc của các hạt Braonơ.
- Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình
Ví dụ: ta quan sát thấy dòng điện sinh ra quanh nó một từ trường, vậy có thể dự đoán ngược lại từ trường cũng có thể sinh ra dòng điện.
- Dựa trên sự m rộng phạm vi ứng dụng của một KT đã biết sang một lĩnh vực khác.
Ví dụ: quan sát hai lực kế tương tác móc vào nhau gây ra biến dạng, ta thấy hai lực tương tác giữa chúng bằng nhau và ngược chiều. M rộng kiến thức đó cho trường hợp hai vật chuyển động chiều và chạm vào nhau, lực tương tác giữa chúng gây ra gia tốc. Ta dự đoán: trong trường hợp này, hai lực tương tác cũng bằng nhau và ngược chiều:
F1 = m1a1 F2 = m2a2 m1a1 = m2a2
Dự đoán về mối quan hệ định lượng
Những hiện tượng vật lí xảy ra rất phức tạp, nhưng một điều đáng ngạc nhiên là các định luật chi phối chúng rất đơn giản và có thể biểu diễn bằng các công thức toán học đơn giản. Mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lí trong chương trình phổ thông thường được biểu diễn bằng các hàm số sau:
- Bằng nhau
Ví dụ: định luật phản xạ ánh sáng: i = r
- Tỉ lệ thuận hay tỉ lệ nghịch
Ví dụ: định luật Ôm cho đọan mạch có điện tr thuần: I = kU; I = R U - Hàm số bậc nhất. Ví dụ: sự n về nhiệt: l= l0(1+t) - Tỷ lệ bậc hai Ví dụ: định luật vạn vật hấp dẫn: F = G 122 r m m
- Tỷ lệ theo hàm số lượng giác
Ví dụ: định luật khúc xạ ánh sáng: sini = nsinr
- Sự bảo toàn của một đại lượng
Ví dụ: định luật bảo toàn cơ năng: mgh + mv const
2 2
Trong vật lý còn sử dụng một số hàm số khác để biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý nhưng HS chưa được học trường phổ thông.
Muốn dự đoán được mối quan hệ định lượng, cần phải thực hiện các phép đo. Thực hiện các phép đo với số các giá trị khác nhau càng nhiều thì càng dự đoán được chính xác. Tuy nhiên, trường phổ thông không có thời gian để làm việc đó nên ít nhất cũng phải làm ba lần với ba giá trị khác nhau của một đại lượng.
Trong nhiều trường hợp, nếu biểu diễn các cặp số đo trên một đồ thị thì việc dự đoán sẽ dễ dàng hơn. Tuy nhiên, sự dự đoán về mối quan hệ định lượng bao giờ cũng phải chú ý đến sai số có thể phạm phải.
3.4.3 Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán
Trong nghiên cứu vật lý, một dự đoán, một giả thiết thường là một sự khái quát các sự kiện thực nghiệm nên nó có tính chất trừu tượng, tính chất chung, không thể kiểm tra trực tiếp được. Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thiết có phù hợp với thực tế không, ta phải xem điều dự đoán đó biểu hiện trong thực tế như thế nào, có những dấu hiệu nào có thể quan sát được. Điều đó có nghĩa là từ một dự đoán, giả thuyết, ta phải suy ra được một hệ quả có thể quan sát được trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí ngiệm không.
Hệ quả suy ra được phải khác với những sự kiện ban đầu dùng làm cơ s cho dự đoán thì mới có ý nghĩa. Số hệ quả phù hợp với thực tế càng nhiều thì dự đoán càng tr thành chắc chắn, sát với chân lý hơn.
Quá trình rút ra hệ quả thường áp dụng suy luận logic hay suy luận toán học. Sự suy luận này phải đảm bảo là đúng quy tắc, quy luật, không phạm sai lầm. Những quy tắc, quy luật đó đều đã biết, cho nên về nguyên tắc, sự suy luận đó không đòi hỏi một sự sáng tạo thật sự có thể kiểm soát được.
Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được. Ví dụ sau khi dự đoán rằng: “tương tự như chất lỏng, chất rắn cũng nở ra khi nóng lên”, ta suy ra một hệ quả về một vật rắn cụ thể như một thanh đồng chẳng hạn: thanh đồng cũng sẽ n ra khi bị hơ nóng. Cần phải bố trí một thí ngiệm như thế nào để biết được thanh đồng có thật sự n ra khi bị làm nóng lên không? Có những cách nào để làm nóng thanh đồng lên, có những cách nào để biết được thanh đồng có n ra không? Cần đưa ra một thiết bị thích hợp để phối hợp hai cách đó, khiến ta có thể đồng thời làm nóng thanh đồng và nhận biết được nó n ra. Trước đây, HS chưa bao giờ làm việc này. Thực tế cũng có nhiều cách làm khác nhau, HS cũng có thể đưa ra một vài phương án mà họ cho là hợp lý. Giáo viên là người có nhiều kinh nghiệm hơn, sẽ hướng dẫn HS phân tích tính khả thi của mỗi phương án và chọn ra phương án có triển vọng nhất. Việc tổ chức thực hiện phương án kiểm tra đó ngay trong lớp học cần có thiết bị thích hợp. Điều này GV phải chuẩn bị trước, dựa vào kinh nghiệm dạy học của mình.
Chẳng hạn như HS đưa ra ý kiến sau:
- Làm nóng thanh đồng lên bằng cách nhúng nó vào nước nóng hoặc hơ nó trên ngọn lửa của que diêm, cây nến, bật lửa hay ngọn lửa đèn cồn.
- Nhận biết sự n của thanh đồng bằng cách để nó bên cạnh một thanh khác có cùng chiều dài mà không bị hơ nóng, đặt hai vật chắn hai đầu thanh, nếu thanh n ra nó sẽ đẩy vật chắn dịch chuyển đặt thanh đồng vừa khít vào hai vật chắn cố định hai đầu nhưng vẫn lấy ra, đưa vào được, nếu thanh n ra nó sẽ chặt khít vào hai vật chắn, không lấy ra được, không đưa vào được.
Giáo viên biết rằng chất rắn n rất ít, có thể sơ bộ làm cho HS biết điều ấy để họ lựa chọn phương án nào có thể giúp phát hiện được sự n ra rất ít của thanh đồng.