7. Đúng gúp mới của luận văn
1.3. Vận dụng TRIZ xõy dựng bài tập sỏng tạo trong dạy học vật lớ ở
trường THPT
1.3.1. TRIZ là gỡ?
Trong xó hội, người ta dạy và học rất nhiều thứ: từ cỏc mụn khoa học đến cỏc mụn nghệ thuật… Nhưng cũn ớt ai biết rằng, người ta cũn dạy và học tư duy sỏng tạo nhằm giỳp mỗi người bỡnh thường đưa ra và thực hiện những ý tưởng mới, cú ớch thụng qua mụn học “Phương phỏp luận sỏng tạo khoa học và kỹ thuật. Giải quyết vấn đề và ra quyết định”.
Người đặt nền múng cho khoa học nghiờn cứu tư duy sỏng tạo để xõy dựng cỏc phương phỏp, cỏc quy tắc làm sỏng chế và phỏt minh trong mọi lĩnh vực là nhà toỏn học Papos (thế kỉ 3, Hy lạp cổ). Đầu tiờn mụn khoa học này cú tờn là Heurictics (khoa học sỏng tạo). Về sau, trong Hội nghị quốc tế nghiờn cứu sỏng tạo (năm 1990, tại Mỹ): thuật ngữ khoa học sỏng tạo bằng tiếng Anh được đề nghị là: Creatology. Hiện tại trờn thế giới cú khỏ nhiều phương phỏp, phương phỏp luận sỏng tạo được xõy dựng dựa trờn những cỏch tiếp cận khỏc nhau. Cỏch tiếp cận dựa trờn cỏc quy luật phỏt triển hệ thống với mục đớch xõy dựng cơ chế định hướng phỏt triển tư duy sỏng tạo (nhằm khắc phục nhược điểm cơ bản nhất của phương phỏp thử và sai) như: Lý thuyết giải cỏc bài toỏn sỏng chế, phiờn õm từ tiếng Nga của TPИЗ (Teopuя Pешения
Изобретательских Задач, thuật ngữ tiếng Anh: Theory of inventive problem solving tips) viết tắt theo tiếng Nga và chuyển sang kớ tự Latinh là TRIZ, từ đú hỡnh thành Phương phỏp luận sỏng tạo (Sỏng tạo học). Tỏc giả của TRIZ là ụng Genrikh Saulovich Altshuleter (1926-1998), nhà sỏng chế đồng thời là
nhà văn viết truyện khoa học viễn tưởng người Nga. Từ những năm 1980, TRIZ phỏt triển mạnh mẽ ở Liờn xụ và nhanh chúng truyền bỏ sang cỏc nước; Nhật Bản, Phỏp, Anh, Đức, Thụy Điển, Tõy Ban Nha, Israel, Mexico,… Riờng Mỹ tiếp nhận chậm hơn (từ năm 1991) nhưng phỏt triển nhanh chúng, lụi kộo nhiều chuyờn gia về TRIZ từ Nga sang Mỹ,… thành lập viện TRIZ, viện Altshuler, trường Đại học TRIZ… Trong cỏc mụn học tại Đại học Harvard khụng cú mụn nào thu hỳt nhiều sinh viờn ghi danh học như mụn “101 tư duy về tư duy” (“101 thinking about thinking” – 101 là mó số chung cho tất cả cỏc giỏo trỡnh nhập mụn tại Đại học Mỹ), những nguyờn tắc cơ bản TRIZ là một trong những nội dung cơ bản của mụn học này. Ở nước ta, những hoạt động liờn quan đến khoa học về tư duy sỏng tạo mới thực sự bắt đầu vào cuối thập kỷ 70 và cũn mang tớnh tự phỏt, khụng thuộc hệ thống giỏo dục. Phan Dũng là người đầu tiờn đưa sỏng tạo học một cỏch bài bản vào Việt Nam. “Trung tõm sỏng tạo khoa học kỹ thuật” do Phan Dũng sỏng lập ra đó hoạt động cú hiệu quả. Đến nay tớnh thuyết phục của TRIZ đó được khẳng định, ở Hà Nội và thành phố Hồ Chớ Minh cỏc lớp học về TRIZ liờn tục được khai giảng cho mọi đối tượng chủ yếu là người lớn, hiện nay chương trỡnh dạy 40 nguyờn tắc sỏng tạo của TRIZ đó được trỡnh chiếu trờn kờnh VTV6 - Đài truyền hỡnh Việt Nam.
TRIZ trở thành lý thuyết lớn với hệ thống cụng cụ thuộc loại hoàn chỉnh nhất hiện nay trong lĩnh vực sỏng tạo và đổi mới. TRIZ gồm [8]:
- 9 quy luật phỏt triển hệ thống.
- 40 nguyờn tắc sỏng tạo cơ bản dựng để khắc phục cỏc mõu thuẫn kỹ thuật.
- 11 biến đổi mẫu dựng để giải cỏc bài toỏn sỏng chế. - Chương trỡnh giải cỏc bài toỏn ARIZ.
Chưa kể người sử dụng cũn cú thể tiếp tục tổ hợp những thành phần này lại với nhau theo vụ vàn cỏch để cú được sự đa dạng vụ tận.
+ TRIZ và BTST về vật lớ ở trường phổ thụng cú điểm chung đú là “bài toỏn cú vấn đề” cần phải tỡm phương phỏp giải quyết.
+ TRIZ là phương phỏp luận sỏng tạo nhằm mục đớch tạo ra bất kỡ cỏi gỡ cú đồng thời tớnh mới và tớnh ớch lợi. Cụm từ “bất kỡ cỏi gỡ” núi lờn rằng sỏng tạo cú mặt ở bất kỳ lĩnh vực nào trong thế giới vật chất và tinh thần, kể cả lĩnh vực xõy dựng BTST.
+ TRIZ và BTST cú cựng một đối tượng là nghiờn cứu và hoàn thiện tư duy sỏng tạo - quỏ trỡnh suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định của mỗi người, cú cựng mục đớch là trang bị cho người học hệ thống cỏc phương phỏp và kỹ năng cụ thể, giỳp họ nõng cao năng suất hiệu quả về lõu dài, tiến tới điều khiển tư duy sỏng tạo để tiến tới hoàn thiện con người trong cỏc mối quan hệ con người với con người, con người với xó hội, con người với cụng cụ lao động và con người với tự nhiờn.
+ Mặt khỏc TRIZ và BTST cú sự tương tự về bản chất là tỡm ra cỏi mới, đi từ cỏi chưa biết đến biết; chỉ khỏc nhau về mức độ và điều kiện nhận thức. “Cỏi mới” trong dạy học cú tớnh cục bộ (trong phạm vi lớp học, thậm chớ trong từng cỏ nhõn người học). “Cỏi mới” trong TRIZ là cỏi mới đối với cả nhõn loại (gọi là phỏt minh hay sỏng chế). “Cỏi mới” cần phải đạt được theo con đường của nhận thức sỏng tạo, chịu sự chi phối của quy luật nhận thức do Lờnin nờu ra: từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, và từ tư duy trừu tượng trở về với thực tiễn, là con đường của nhận thức chõn lý, nhận thức hiện tại khỏch quan.
+ TRIZ là lý thuyết giải cỏc bài toỏn sỏng chế trong kỹ thuật, mà Vật lớ học là một khoa học mà lý thuyết và sản phẩm của nú liờn quan rất nhiều đến lĩnh vực khoa học kỹ thuật.
Dựa vào cỏc lớ do trờn, trong khuụn khổ luận văn này, chỳng tụi chỉ vận dụng một số nguyờn tắc trong 40 nguyờn tắc sỏng tạo của TRIZ để xõy dựng BTST về vật lớ. Nghiờn cứu lớ luận dạy học, chỳng ta cú thể chuyển cỏc
nguyờn tắc sỏng tạo trong TRIZ thành cỏc nguyờn tắc sỏng tạo để xõy dựng BTST theo sơ đồ sau:
[NTST trong TRIZ] →ψ→ [NTST trong xõy dựng BTST]
Nghĩa là cỏc NTST trong TRIZ chuyển thành NTST trong xõy dựng BTST qua xử lớ sư phạm ψ cho thớch hợp với mụi trường và điều kiện dạy học. Để khai thỏc tối đa hiệu quả của cỏc nguyờn tắc sỏng tạo ta cần hiểu lời phỏt biểu của cỏc thủ thuật theo nghĩa rộng, nghĩa khỏi quỏt một cỏch biện chứng, hệ thống cộng với trớ tưởng tượng sỏng tạo, khụng nờn hiểu lời thủ thuật một cỏch gũ bú cứng nhắc theo ngụn từ phỏt biểu thủ thuật.
TT NTST trong TRIZ NTST trong xõy dựng BTST
1. Nguyờn tắc kết hợp
a. Kết hợp cỏc đối tượng đồng nhất hoặc cỏc đối tượng dựng cho cỏc hoạt động kế cận. b. Kết hợp về mặt thời gian cỏc hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. Nguyờn tắc kết hợp a. Kết hợp cỏc BTXP thành cỏc BT tổng quỏt hơn.
b. Kết hợp cỏc yờu cầu của BT, kết hợp cỏc BT giỏo khoa với cỏc hiện tượng vật lớ, cỏc thớ nghiệm vật lớ cú mối liờn hệ, cú cựng bản chất. Kết hợp cỏc đối tượng cú thể là cỏc bộ phận, dụng cụ nhu cầu,… Trong thực tế, cỏc quỏ trỡnh, sự kiện, yếu tố thường đan xen và cú những mối quan hệ hữu cơ với nhau, do đú luụn luụn tồn tại khả năng kết hợp để nõng cao hiệu quả của mục đớch cần đạt tới.
2. Nguyờn tắc đảo ngược
a. Thay vỡ hành động như yờu cầu của bài toỏn, hành động
Nguyờn tắc đảo ngược
Cơ sở triết học của nguyờn tắc này là sự tồn tại hai mặt đối lập trong
ngược lại (vớ dụ khụng làm núng mà làm lạnh đối tượng).
b. Làm phần chuyển động của đối tượng (hay mụi trường bờn ngoài) thành đứng yờn và ngược lại phần đứng yờn thành chuyển động.
bản thõn sự vật hiện tượng tự nhiờn hay xó hội bất kỡ. Để tạo ra một BTST cú chất lượng mới về tư duy chỳng ta cú thể hành động ngược lại với yờu cầu của bài toỏn. a. BTXP cho A tỡm B thỡ BTST cho B tỡm A nhưng phải linh động trong việc phỏt biểu lời BT dựa trờn một hiện tượng vật lớ khỏc đi. b. Làm phần chuyển động của đối tượng trong BT (hay mụi trường bờn ngoài) thành đứng yờn và ngược lại phần đứng yờn thành chuyển động để cú một BTST mới. c. Chuyển dữ kiện hoặc yờu cầu từ khẳng định sang phủ định và ngược lại.
3. Nguyờn tắc linh động
a. Cần thay đổi cỏc đặc trưng của đối tượng hay mụi trường bờn ngoài sao cho chỳng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc.
b. Phõn chia đối tượng thành từng phần.
Nguyờn tắc linh động
a. Cần thay đổi cỏc đặc trưng của yờu cầu BTXP hay cỏc yếu tố cú liờn quan sao cho chỳng trở nờn tối ưu trong việc phỏt triển tư duy cho HS
b. Phõn chia yờu cầu của BT thành từng phần nhỏ.
c. Phỏt biểu kết quả của BTXP dưới dạng một hiện tượng vật lớ,
một thớ nghiệm vật lớ bị thiếu đi một đại lượng trong kết quả, theo một cỏch khỏc...
4. Nguyờn tắc thay đổi thụng số lớ húa của đối tượng
Nguyờn tắc thay đổi thụng số lớ húa của đối tượng
Thay đổi một số hoặc đồng loạt cỏc thụng số của một số đại lượng (dẫn đến thay đổi trạng thỏi đối tượng…) để bản chất của BT cú yờu cầu sõu hơn về kiến thức vật lớ. Sự thay đổi về lượng sẽ dẫn đến sự thay đổi về chất.
5. Nguyờn tắc phõn nhỏ
a. Chia đối tượng thành cỏc phần độc lập.
b. Làm đối tượng trở nờn thỏo lắp được.
c. Tăng mức độ phõn nhỏ của đối tượng.
Nguyờn tắc phõn nhỏ
a. Chia cỏc yờu cầu của BT thành cỏc phần độc lập.
6. Nguyờn tắc trung gian
Sử dụng đối tượng trung gian chuyển tiếp
Nguyờn tắc trung gian
Sử dụng đối tượng trung gian chuyển tiếp
7. Nguyờn tắc sao chộp
a. Thay vỡ sử dụng những cỏi khụng được phộp, phức tạp, đắt tiền, khụng tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao.
b. Thay thế đối tượng hoặc hệ cỏc
Nguyờn tắc sao chộp
Chuyển hỡnh thức của BT nhưng giữ nguyờn dữ kiện BT (vớ dụ như chuyển BT luyện tập sang BT thiết kế thớ nghiệm).
đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hỡnh vẽ) với cỏc tỉ lệ can thiết.
c. Nếu khụng thể sử dụng bản sao quang học ở vựng biểu kiến, chuyển sang sử dụng cỏc bản sao hồng ngoại.
8. Nguyờn tắc sử dụng cỏc kết cấu khớ và lỏng
Nguyờn tắc sử dụng cỏc kết cấu khớ và lỏng
(Thay đổi bản chất của BT)
Những nguyờn tắc sỏng tạo của TRIZ đó nờu trờn cú thể dựng để giải BTST, ngoài ra người sử dụng cú thể sử dụng thờm cỏc nguyờn tắc sau để giải BTST:
1. Nguyờn tắc tỏch khỏi: tỏch phần gõy “phiền phức” hay ngược lại tỏch phần duy nhất “cần thiết” ra khỏi đối tượng (Đơn giản húa bài toỏn).
2. Nguyờn tắc thực hiện sơ bộ
a) Thực hiện trước sự thay đổi cần cú đối với đối tượng.
b) Sắp xếp đối tượng sao cho chỳng hoạt động được thuận lợi nhất.
3. Nguyờn tắc sử dụng dao động cơ học.
a) Làm đối tượng dao động.
b) Nếu đó cú dao động, tăng tần số dao động. c) Sử dụng tần số cộng hưởng.
4. Nguyờn tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”:làm dễ bài toỏn bằng cỏch giảm hoặc tăng hiệu quả cần thiết một chỳt (lớ tưởng húa bài toỏn chẳng hạn).
1.3.3. Vận dụng một số nguyờn tắc sỏng tạo của TRIZ vào xõy dựng bài tập sỏng tạo về vật lớ
Bước1: Lựa chọn BTXP.
Nếu chỳng ta tỡm tũi, chỳng ta cú thể khỏm phỏ ra sự kớch thớch và cỏc cốt lừi từ những BT đơn giản nhất mà bạn gặp, từ đú phỏt sinh ra những tia lửa sỏng tạo.
Trước hết chỳng ta phải nhỡn. Hàng nhiều thế thế kỷ trước một triết gia đó viết: “Bạn sẽ chẳng bao giờ tỡm được điều bất ngờ trừ phi bạn tỡm kiếm nú”. Vỡ vậy BTXP cú thể là BT của mụn học khỏc, của một phần khỏc, chỳng ta cú thể sử dụng nhiều BTXP cựng một lỳc, cú thể kết hợp nhiều BTXP từ nhiều phần khỏc nhau. BTXP cú thể là BTST. BTXP cú thể là một hiện tượng vật lớ, một thớ nghiệm vật lớ…
Bước 2: Giải cỏc BTXP.
Bước 3: Phõn tớch hiện tượng vật lớ, giả thiết, kết luận cũng như lời giải và kết quả của BTXP.
Một trong những bước quan trọng nhất trong quỏ trỡnh sỏng tạo là phải chắc chắn rằng chỳng ta đang tập trung vào giải phỏp cần cú. Chớnh tại đõy mà nhiều người mất hẳn tớnh sỏng tạo bởi vỡ họ khụng nhỡn thấy rừ đỳng mục tiờu, họ tiến về những hướng khỏc nhau, những hướng sai lệch. Chớnh vỡ vậy họ thất bại một cỏch thảm hại trong nỗ lực tạo ra những ý tưởng giỏ trị, khả dụng trong việc đạt tới những giải phỏp sỏng tạo. Đối với việc xõy dựng BTST, chỳng ta cần nhỡn vào kết quả phõn tớch hiện tượng vật lớ, giả thiết, cũng như lời giải và kết quả để tỡm ra một kết quả sỏng tạo chớnh xỏc từ đú xõy dựng được cỏc BTST hay nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy sỏng tạo cho HS. Đõy là một điểm cực kỳ cú giỏ trị liờn quan đến tất cả quỏ trỡnh suy tưởng sỏng tạo. Để tiến đến được ý tưởng sỏng tạo để xõy dựng được một BTST thỡ trước hết chỳng ta phải hiểu rừ vấn đề thật sự là gỡ. Một phương phỏp tuyệt diệu để phõn tớch vấn đề rừ ràng là chia nú thành những phần nhỏ (nguyờn tắc phõn nhỏ). Sau đú chỳng ta hóy đọc, đọc lại và đọc nữa những kết quả phõn tớch được. Hóy tỡm ra cỏc sự kiện và dồn cho đầy đầu úc của bạn. Ở đõy
chỳng ta cú thể sẽ theo phương thức của Edison, người cú thúi quen đó được ghi nhận là sưu tầm, xếp đặt cỏc sự kiện và cỏc ý tưởng sẵn cú về một vấn đề, tiếp đến tỡm ra những mối tương quan chưa biết đến hay chưa được nhận ra giữa cỏc sự kiện và cỏc ý tưởng núi trờn. Và cuối cựng chỳng ta hóy tỡm mục tiờu bị che giấu, trong nhiều trường hợp mục tiờu bị chớnh chỳng ta làm cho nú lẩn trốn, chớnh chỳng ta, hoặc do hoàn cảnh, hay do những thỏi độ cú sẵn đó in sõu vào chỳng ta. Để tỡm ra mục tiờu cuối cựng, tức là xõy dựng được BTST cú thể vận dụng cỏc nguyờn tắc sỏng tạo trong TRIZ để xõy dựng cỏc BTST theo cỏc cỏch sau.
- Kết hợp cỏc BT thành một BT tổng quỏt hơn (nguyờn tắc kết hợp). - Thay đổi thụng số của một số đại lượng vật lớ để chuyển BT thành một BT cú bản chất hoàn toàn khỏc (nguyờn tắc thay đổi thụng số lớ húa của đối tượng).
- Từ một ứng dụng của một hiện tượng vật lớ, cú thể chuyển húa thành lời một BT (nguyờn tắc linh động, nguyờn tắc đảo ngược).
- Bỏ bớt một số dữ kiện của BT.
- Cụ thể húa BT (nguyờn tắc phõn nhỏ).
- Phỏt biểu lời BT theo một cỏch khỏc (nguyờn tắc linh động). - …
Bước 4: Kiểm nghiệm tớnh đỳng đắn của BTST và đỏnh giỏ mức sỏng tạo (nhỡn theo “tớnh mới”, nhỡn theo “sử dụng kiến thức”, nhỡn theo “tớnh ớch lợi”), được xem xột dưới gúc độ bồi dưỡng tư duy sỏng tạo cho HS, của BT biến đổi được so với BTXP. Để đỏnh giỏ tớnh sỏng tạo của BT biến đổi được chỳng ta cú thể trả lời cõu hỏi “Tớnh mới đú đem lại lợi ớch gỡ? Trong phạm vi ỏp dụng nào?” và cuối cựng kết luận theo định nghĩa sỏng tạo.
1.4. Chiến lược tổng quỏt giải bài tập vật lớ
Người ta phõn biệt chiến lược giải BT tổng quỏt và chiến lược giải BT chung về vật lớ. Theo cỏc tỏc giả P. Zitzewitz và R. Neff [17, 35] thỡ chiến
lược tổng quỏt giải BT cú thể coi là một con đường, một kế hoạch tổng thể tiến cụng vào việc giải BT, nú bao gồm sỏu bước như sau:
1) Diễn đạt thành lời bài tập.
2) Định rừ tớnh chất bài tập, tức là phõn tớch thụng tin đó cung cấp và xỏc định cỏi gỡ đó biết và cỏi gỡ cần biết để giải được BT.
3) Khỏm phỏ, tức là động nóo tỡm cỏc chiến lược tổ chức thụng tin đó cho