Xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học chương từ trường vật lý 11

Từ thực tế cho thấy khi áp dụng phương pháp dạy học tích cực sẽ đem lại kết quả rất cao; sẽ nâng cao năng lực sáng tạo cho học sinh, đặc biệt phương pháp đó được áp dụng trong các tiết d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN VĂN ĐÔNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN VĂN ĐÔNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 THPT

Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TẠ TRI PHƯƠNG

HÀ NỘI - 2014

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn:

- PGS.TS Tạ Tri Phương - người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình và động viên khuyến khích để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này

- Quý thầy cô trong tổ phương pháp giảng dạy, khoa vật lí và Phòng Sau Đại học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành khóa học và luận văn thạc sĩ

- Ban giám hiệu và các thầy cô trong tổ vật lí trường THPT Yên Phong số

2 đã tạo điều kiện và góp ý chân thành cho tác giả trong khi làm luận văn này

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Văn Đông

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tôi xin chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Văn Đông

DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

MỤC LỤC

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4.Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Những đóng góp của nghiên cứu 4

8 Cấu trúc của đề tài 5

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC RÈN LUYỆN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 6

1.1.1 Khái niệm về năng lực sáng tạo 6

1.1.2 Những đặc điểm của quá trình sáng tạo của HS trong học tập 8

1.1.3 Những biểu hiện NLST và các yếu tố cần thiết cho việc bồi dưỡng NLST trong học tập của HS 9

1.2 Cơ sở lí luận về dạy học sáng tạo 11

1.2.1 Dạy học sáng tạo trong dạy học vật lí 11

1.2.2 Cơ sở tâm lí học về dạy học sáng tạo 11

1.2.3 Cơ sở lí luận dạy học về dạy học sáng tạo 12

1.2.4 Các biện pháp dạy học sáng tạo trong môn vật lí ở trường phổ thông 12

1.3 Vai trò của bài tập trong dạy học sáng tạo 15

1.4 Thực trạng việc xây dựng và sử dụng BTST 16

1.4.1 Nhận thức của GV về BTST và việc sử dụng BTST trong DHVL 16

1.4.2 Nguyên nhân thực trạng 17

1.4.3 Kết luận 17

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”-VẬT LÍ 11 THPT 19

2 1 Đề xuất các nguyên tắc xây dựng BTST 19

2.1.1 Quan niệm BTST của Radumovxki 19

2.1.2 Quan niệm về STKH- KT theo lí thuyết TRIZ 19

2.1.3 Đề xuất các nguyên tắc xây dựng BTST chương “Từ trường” Vật lí 11 30

2.1.4 Đề xuất các tiêu chí của biểu hiện NLST 37

2.2 Xây dựng hệ thống BTST trong dạy học chương “Từ trường” vật lí 11 THPT 41

2.2.1 Các mục tiêu dạy học chương “Từ trường” vật lí 11 THPT 41

2.2.2.Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT 49

2.2.3 Hướng dẫn giải các BTST đã xây dựng 51

2.2.4 Sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo 64

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 65

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 66

3.1 Mục đích TNSP 66

3.2 Đối tượng TNSP 66

3.3 Tiến hành TNSP 66

3.3.1 Chọn trường thực nghiệm 66

3.3.2 Chọn giáo viên thực nghiệm 66

3.3.3 Chọn lớp thực nghiệm 67

3.3.4 Thời gian thực nghiệm sư phạm 67

3.3.5 Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm 67

3.4 Kết quả TNSP 67

3.4.1 Kết quả định tính 67

3.4.2 Kết quả định lượng 68

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 74

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

PHỤ LỤC 78

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Thế kỉ 21 được đặc trưng bằng một loạt các yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của từng Quốc gia, điển hình nhất là sự bùng nổ tri thức, thông tin, sự gia tăng các vấn đề, thách thức cần giải quyết đặt ra cho nhân loại… Trước tình hình đó tổ chức UNESCO đã đề xuất phương hướng giải quyết là cần thay đổi trật tự của ba mục tiêu giáo dục; Từ trật tự kiến thức – kĩ năng – năng lực

và thái độ chuyển thành năng lực và thái độ - kĩ năng – kiến thức Tinh thần này đã được thể hiện trong Nghị quyết TW8 Khóa XI của Đảng cộng sản Việt Nam vừa qua, trong đó nổi bật lên vấn đề chú trọng đến chất lượng (thay vì số lượng) và năng

lực (thay cho kiến thức) trong chiến lược cải cách giáo dục 2015: “ Tạo chuyển biến

căn bản, mạnh mẽ về chất lượng, hiệu quả giáo dục, đào tạo; đáp ứng ngày càng tốt hơn công cuộc xây dựng, bảo vệ Tổ quốc và nhu cầu học tập của nhân dân Giáo dục con người Việt Nam phát triển toàn diện và phát huy tốt nhất tiềm năng, khả năng sáng tạo của mỗi cá nhân; yêu gia đình, yêu Tổ quốc, yêu đồng bào; sống tốt hơn và làm việc hiệu quả”

Quả đúng như vậy, khi mà hiện nay khoa học, công nghệ không những có sự thay đổi từng ngày mà còn từng phút, từng giây Vì vậy nền giáo dục của chúng

ta phải được đổi mới mạnh mẽ, sâu sắc, toàn diện để có thể đào tạo cho Đất nước những người lao động sáng tạo biết áp dụng khoa học công nghệ vào trong sản xuất, đạt hiệu quả cao trong lao động, đáp ứng được yêu cầu mà xã hội đặt ra 1.2 Đất nước ta đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, thời kì tri thức và trí tuệ sáng tạo của con người được coi là yếu tố quyết định sự phát triển của xã hội Do đó, con người được coi là trung tâm trong xã hội, là chủ thể kiến tạo xã hội Đối với con người cá thể, tri thức là một cơ sở để xác định vị trí xã hội và khả năng hành động Để được như vậy giáo dục đóng một vai trò then chốt trong việc đào tào con người và sự phát triển của xã hội

Nhận thức rõ điêù đó Đảng và Nhà nước ta luôn quan tâm tới giáo dục và coi giáo dục là: “Quốc sách hàng đầu” Giáo dục cần đạt được các mục tiêu: Cung cấp nền học vấn cơ bản, giúp học sinh hướng nghiệp một cách hiệu quả; phát triển năng lực nhận thức, hình thành nhân cách toàn diện; hình thành thế giới quan duy vật khoa học, thái độ, xúc cảm, hành vi văn minh Để đạt được mục tiêu trên thì phương pháp giáo dục đóng một vai trò hết sức quan trọng, đòi hỏi luôn phải đổi mới theo hướng dạy học tích cực Điều 28 của Luật giáo dục nhấn

mạnh: “ Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác,

chủ động sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm tình hình của từng lớp

học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh” Đây là một phương pháp dạy học hoàn toàn phù hợp với xu thế hiện

nay

1.3 Từ thực tế cho thấy khi áp dụng phương pháp dạy học tích cực sẽ đem lại kết quả rất cao; sẽ nâng cao năng lực sáng tạo cho học sinh, đặc biệt phương pháp đó được áp dụng trong các tiết dạy giải bài tập Nhưng để tiết dạy gải bài tập đó đạt được hiệu quả như mong muốn đòi hỏi mỗi người Thầy phải biết xây dựng một hệ thống bài tập phù hợp mang tính sáng tạo cao cho người học bài tập

là hết sức quan trọng và nó không thể thiếu khi hoạt động dạy và học diễn ra Do

đó, người thầy luôn phải có sự nghiên cứu, tìm tòi trong việc bồi dưỡng nâng cao năng lực sáng tạo của học sinh thông qua một hệ thống bài tập thích hợp có tính sáng tạo Nếu đạt được việc đó không những những phát triển năng lực sáng tạo của học sinh mà còn giúp các em nhớ kiến thức cũ, nhận thức nhanh kiến thức mới, mối liên hệ giữa kiến thức cũ và mới, đồng thời các em còn có khả năng vận dụng kiến thức bài học vào thực tiễn cuộc sống

Trong giai đoạn hiện nay, đất nước ta đang đứng trước những thời cơ và thách thức to lớn, để tránh được nguy cơ tụt hậu, việc rèn luyện năng lực sáng tạo (NLST) cho thế hệ trẻ lại càng cần thiết và cấp bách hơn bao giờ hết Trước hết việc rèn luyện NLST cho học sinh phải được tiến hành ngay khi các em còn ngồi trên ghế nhà trường được thông qua việc thực hiện các quá trình sư phạm, việc dạy học các môn học khác nhau, trong đó có môn Vật lí theo nội dung và phương pháp đổi mới phù hợp với thời đại Quá trình dạy học vật lí ở trường phổ thông

số tiết bài tập chiếm tỷ lệ đáng kể trong nội dung chương trình Hoạt động dạy giải bài tập vật lí vừa gúp học sinh nắm vững các kiến thức vật lí, vừa phát triển

tư duy vật lí và năng lực sáng tạo Nó có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục, giáo dưỡng và rèn luyện kỹ năng tổng hợp cho học sinh ở trường phổ thông Bài tập vật lí là phương tiện dạy học được sử dụng ở mọi giai đoạn của quá trình dạy học Hoạt động sáng tạo chính là một phần của nội dung phát triển tư duy

1.4 Hiện nay, việc sử dụng bài tập sáng tạo để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh ở trường phổ thông trong đó có môn vật lí các giáo viên thường gặp rất nhiều khó khăn Do tiêu chí cho khái niệm bài tập sáng tạo là chưa có, vì thế việc sử dụng các bài tập sáng tạo trong các sách giáo khoa, sách bài tập, sách

thường theo một mô tuýp, khả năng bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh là rất thấp

Trong chương trình vật lí 11THPT chương “Từ trường” có nội dung đặc biệt quan trọng, vì kiến thức được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, song lại hết sức trừu tượng Do vậy việc áp dụng bài tập sáng tạo đúng cách có hệ thống ở chương này sẽ phát triển cao năng lực sáng tạo của học sinh, tạo điều kiện thuận lợi cho các em học sinh tiếp tục học tập, nghiên cứu và áp dụng kiến thức vào thực tiễn sau nay Mặt khác qua tìm hiểu đã có những luận văn đã đưa ra việc xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo có hiệu quả cao nhưng chủ yếu ở các chương khác mà chưa có ở chương này, hoặc có nhưng nghiên cứu ở khía cạnh khác như luận văn thạc sỹ của Hoàng Thị Thanh Ngân với đề tài: Xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học chương “Cơ học” SGK vật lí 6 THCS

Từ những cơ sở trên chúng tôi lựa chọn đề tài: Xây dựng và sử dụng bài tập

sáng tạo trong dạy học chương “Từ trường”- Vật lí 11 THPT

2 Mục đích nghiên cứu

Đưa ra các nguyên tắc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy giải bài tập chương “Từ trường” vật lí 11 THPT nhằm rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Hoạt động dạy và học trong quá trình dạy giải bài tập vật lí chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT

4.Giả thuyết khoa học

Việc đưa ra được các nguyên tắc để xây dựng BTST; Việc sử dụng BTST có mục đích, phù hợp với quy luật nhận thức sẽ hình thành và phát triển NLST, góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh trong quá trình dạy học chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận về “sáng tạo”, “dạy học sáng tạo”, “bài tập vật lí”

5.2 Phân tích nội dung, mục tiêu dạy học phần “Từ trường” vật lí lớp 11THPT

5.3 Đề xuất các nguyên tắc xây dựng “bài tập sáng tạo” phần “Từ trường” vật

6 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện được các nhiệm vụ trên, đề tài sử dụng các phương pháp chủ yếu sau:

6.1 Phương pháp lí luận được sử dụng để xác lập các quan điểm của chỉ đạo cơ bản của nghiên cứu

6.2 Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra giáo dục, sử dụng phương pháp này để khảo sát tình hình dạy học vật lí nói chung, dạy học bài tập vật lí nói riêng ở một trường THPT trong huyện Yên Phong – Bắc Ninh thông qua hình thức phiếu hỏi giáo viên và học sinh

- Quan sát sư phạm: phương pháp này được sử dụng trong quá trình dự giờ giáo viên

- Tọa đàm với giáo viên về phương pháp dạy học vật lí nói chung, dạy học bài tập vật lí nói riêng

- Thực nghiệm sư phạm: sử dụng phương pháp này để kiểm nghiệm tính khoa học, khả thi, hiệu quả của hệ thống bài tập vật lí được xây dựng

6.3 Sử dụng thống kê toán học để xử lí số liệu điều tra thực tế và thực nghiệm

sư phạm

7 Những đóng góp của nghiên cứu

7.1 Đóng góp về mặt lí luận

- Luận văn góp phần làm sâu sắc thêm những vấn đề liên quan đến khái niệm

“sáng tạo” và “ dạy học sáng tạo”

- Đề xuất các nguyên tắc xây dựng bài tập sáng tạo vào chương “Từ trường” vật lí

11 THPT

8 Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo, luận văn bao gồm

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC RÈN LUYỆN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1 Những đặc điểm về NLST của HS trong học tập

1.1.1 Khái niệm về năng lực sáng tạo

* Khái niệm về năng lực:

Theo tâm lí học, “năng lực là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành

có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy” [22, tr.87]

Vậy, năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một loại hoạt động nào đó mặc dù phải bỏ

ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao

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 Con người sinh ra chưa có năng lực, chưa có nhân cách Năng lực được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động tích cực như rèn luyện, học tập, giáo dục,…của con người Năng lực của HS- xét cho cùng là mục đích cuối cùng của việc dạy học Do đó những yêu cầu về phát triển năng lực HS cần được đặt đúng chỗ của chúng trong mục đích dạy học Năng lực gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng Song kĩ năng, kĩ xảo liên quan đến sự phân biệt đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc, còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hoạt động, trong việc giải quyết trong nhiều tình huống trong một lĩnh vực rộng lớn hơn

* Khái niệm về 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 giúp giải quyết một khó khăn,

bế tắc nhất định” (Bách khoa toàn thư Liên Xô, Tập 42, tr.54) Trong từ điển Tiếng Việt, tr.847 thì “sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có”

Theo từ điển triết học, “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, tổ chức quân sự Có thể nói sáng tạo có mặt trong mọi lĩnh vực của thế giới vật chất và tinh thần

Theo Phan Dũng [5], “sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kỳ cái gì có đồng thời tính

+ “Tính ích lợi” được tạo ra nhờ tính mới và rất đa dạng Tính ích lợi chỉ thể hiện ra khi đối tượng cho trước “làm việc” theo đúng chức năng và trong phạm vi

có thể chia sáng tạo của con người thành hai loại:

+ Sáng tạo nhằm nhận thức (biết, hiểu, giải thích…) hiện thực khách quan cũng như chính bản thân mình; loại này thuộc khái niệm phát minh

+ Sáng tạo nhằm biến đổi (cải tạo….) hiện thực khách quan cũng như chính bản thân mình; loại này thuộc khái niệm sáng chế, có mức sáng tạo rất nhiều và được bảo hộ độc quyền Sáng tạo thường được hiểu là đề ra những ý tưởng mới, độc đáo, hữu ích phù hợp với hoàn cảnh Người ta thường nghĩ, sáng tạo là khả năng chỉ

có ở các nhà khoa học Nhưng thực ra trong mọi lĩnh vực hoạt động và mọi người đều có khả năng sáng tạo Sáng tạo và luôn mong muốn sáng tạo là nhu cầu của con người Sáng tạo là hoạt động có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống con người, tạo ra sự phát triển toàn diện của xã hội, tạo ra sự thay đổi từ lĩnh vực này sang lĩnh vực khác Có thể nói ai cũng đều đã từng sáng tạo trong cuộc đời mình Trong nhà trường, sáng tạo của học sinh hầu hết còn hẹp, chỉ mới và ích lợi đối với bản thân học sinh mà thôi Do vậy, dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng phải giúp học sinh rèn luyện sáng tạo để hướng tới mục tiêu cao hơn là đào tạo những người có khả năng sáng tạo ra những công trình có tính mới và tính ích lợi ở mức nhân loại

* Khái niệm NLST:

NLST 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 Đối với HS, NLST trong học tập chính là năng lực biết giải quyết vấn đề học tập để tìm ra cái mới ở một mức độ nào đó thể hiện được khuynh hướng, năng lực, kinh nghiệm của cá nhân học sinh HS sáng tạo cái mới đối với chúng nhưng thường không có giá trị xã hội Để có sáng tạo, chủ thể phải ở trong tình huống có vấn đề, tìm cách giải quyết mâu thuẫn nhận thức hoặc hành động và kết quả là đề ra được phương hướng giải quyết không giống bình thường mà có tính mới mẻ đối với HS (nếu chủ thể là HS) hoặc có tính mới mẻ đối với loài người

(như thể là nhà nghiên cứu)

Như vậy có thể nói rằng: đối với HS, NLST trong học tập là năng lực tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, năng lực phát hiện ra điều chưa biết, chưa có và tạo ra cái chưa biết, chưa có không bị gò bó phụ thuộc vào cái đã có Năng lực nói chung và NLST nói riêng không phải chỉ do bẩm sinh mà được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể Bởi vậy, muốn hình thành năng lực học tập sáng tạo, phải chuẩn bị cho học sinh những điều kiện cần thiết để họ có thể thực hiện thành công với một số kết quả mới mẻ nhất định hoạt động đó

1.1.2 Những đặc điểm của quá trình sáng tạo của HS trong học tập

Để xác định những con đường cụ thể hơn nữa cho việc thực hiện các điều kiện cần thiết nhằm rèn luyện NLST của HS trong học tập nói chung, trong học tập

VL nói riêng, ta cần phải xét tới một vài đặc điểm tâm lí của quá trình sáng tạo Một trong những đặc điểm quan trọng của hoạt động sáng tạo là vấn đề tính mới mẻ Trong thực tế, nếu chỉ coi là có tính sáng tạo những hoạt động nào mà kết quả của

nó là những sản phẩm mới một cách khách quan thì coi như không tổ chức được loại hoạt động đó trong quá trình dạy học Tuy nhiên, theo quan điểm tâm lí học, sản phẩm mới mẻ có tính chất chủ quan đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động dạy học sáng tạo

Tính chủ quan của cái mới được xem như dấu hiệu đặc trưng của quá trình sáng tạo, cho ta khả năng định hướng hoạt động sáng tạo của HS Cái mới và cái chưa biết của HS có thể và cần phải là cái đã biết đối với GV, nhưng cũng có thể là cái mà GV chưa biết Chẳng hạn: lời giải độc đáo của một BT Tuy nhiên đó là điều kiện cần thiết nhưng chưa đầy đủ Đặc trưng tâm lí quan trọng của sáng tạo

có bản chất hai mặt: chủ quan và khách quan

Tính chủ quan xét theo quan điểm của người nhận thức mà trong đầu đang diễn

ra quá trình sáng tạo, thể hiện là: các sản phẩm sáng tạo còn mang tính chủ quan Tính khách quan xét theo quan điểm của người nghiên cứu quá trình sáng tạo đó với tư cách là tác động qua lại của 3 thành tố: tự nhiên, ý thức con người và các hình thức phản ánh của tự nhiên vào ý thức con người

Có thể nói quá trình sáng tạo bao gồm những đặc trưng cơ bản sau: Tính mới mẻ của sản phẩm, tính bất ngờ của phỏng đoán, tính ngẫu nhiên của phát kiến, những cái làm cho quá trình sáng tạo có tính chất không nhận biết được,

chủ quan của phát kiến

NLST chỉ được phát triển qua hành động thực tế: trong chiếm lĩnh kiến thức VL, vận dụng kiến thức để giải thích hiện tượng VL, làm thí nghiệm và giải các BTVL trong các tình huống khác nhau Tính tích cực sáng tạo và tốc độ diễn ra của quá trình sáng tạo là những thông số có liên quan với nhau HS càng được chuẩn bị cho việc hoàn thành sự khám phá chủ quan tốt bao nhiêu thì hoạt động sáng tạo của các em đó càng tích cực bấy nhiêu và quá trình sáng tạo càng nhanh hơn bấy nhiêu

1.1.3 Những biểu hiện NLST và các yếu tố cần thiết cho việc bồi dưỡng NLST trong học tập của HS

1.1.3.1 Những biểu hiện NLST của HS trong học tập

Theo chúng tôi có thể nêu lên những biểu hiện NLST của HS trong học tập như sau

1 Năng lực tự truyền tải tri thức và kĩ năng từ những lĩnh vực quen biết sang tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện hoàn cảnh mới

2 Năng lực nhận biết vấn đề mới trong điều kiện quen biết (tự đặt câu hỏi mới cho mình và cho mọi người về bản chất các điều kiện, tình huống, sự vật) Năng lực nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết

3 Năng lực nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu Thực chất là: bao quát nhanh chóng, đôi khi ngay lập tức, các bộ phận, các yếu tố của đối tượng trong mối tương quan giữa chúng với nhau

4 Năng lực biết đề xuất giải pháp khác nhau khi phải xử lí một tình huống Khả năng huy động các kiến thức cần thiết để đưa ra các giả thuyết hay các dự đoán khác nhau khi phải lí giải một hiện tượng

5 Năng lực xác nhận bằng lí thuyết và thực hành các giả thuyết (hoặc phủ nhận nó) Năng lực biết đề xuất các phương án TN hoặc thiết kế các sơ đồ TN để kiểm tra giả thuyết hay hệ quả suy ra từ lí thuyết, hoặc để đo một đại lượng vật lí nào đó với hiệu quả cao nhất có thể được trong những điều kiện đã cho

6 Năng lực nhìn nhận một vấn đề dưới những góc độ khác nhau, xem xét đối tượng ở những khía cạnh khác nhau, đôi khi mâu thuẫn nhau Năng lực tìm ra các giải pháp lạ Chẳng hạn: đối với BTVL, có nhiều cách nhìn đối với việc tìm kiếm lời giải, năng lực kết hợp nhiều phương pháp giải BT để tìm một phương pháp mới, độc đáo

1.1.3.2 Các yếu tố cần thiết cho việc bồi dưỡng NLST của HS trong học tập Nếu ở nhà trường HS được tập luyện làm những việc có tính chất sáng tạo thì sau này trong công tác sản xuất và hoạt động xã hội họ mới có thói quen suy nghĩ linh hoạt, nhạy cảm Trước hết phải nói tới một yếu tố quan trọng để nảy sinh sáng tạo và hứng thú Cho nên ngay từ trên ghế nhà trường muốn rèn luyện cho HS tính sáng tạo thì trước tiên GV giảng dạy, ra BT sao cho HS hứng thú học tập Hứng thú gây ra sáng tạo và sáng tạo lại thúc đẩy hứng thú mới, HS cần có hứng thú nhận thức cao, cần có sự khao khát nhận thức cái mới và vận dụng cái mới vào thực tế như áp dụng kiến thức để làm các BT vận dụng, khái quat hóa các

BT vận dụng để làm các dạng BT mới

Yếu tố thứ hai cần thiết để sáng tạo là phải có kiến thức cơ bản, vững chắc Một quá trình sáng tạo bất kì đều bắt đầu từ sự tái hiện những cái đã biết Tâm lí học hiện đại không phủ nhận những vai trò của trí nhớ Dĩ nhiên, chỉ ghi nhớ đơn thuần, không biết suy nghĩ vận dụng sáng tạo thì đó là kiến thức chết, vô dụng Người HS phải vận dụng tri thức đã biết vào tình huống mới vào giải thích hiện tượng VL, giải các BTVL trong các trường hợp khác nhau L.X.Vưgôtxki đã phê phán những quan điểm không đúng cho rằng sáng tạo là mảnh đất riêng của những người có tài năng, thiên tài, còn con người bình thường thì tuyệt nhiên không có khả năng đó L.X.Vưgôtxki cho rằng ở những nơi con người biết phối hợp những cái cũ, tạo ra cái mới đều là sáng tạo Vì vậy kiến thức cơ bản vững chắc phải là yếu tố cần thiết cho rèn luyện NLST

Yếu tố thứ ba để sáng tạo là: HS cần có tính “Nghi ngờ khoa học”, luôn đặt câu

hỏi: “cách làm này hay phương án giải BT này đã tối ưu hay chưa?”, “có còn cách

khác không?”hay “BT này có thể mở rộng như thế nào?”

Theo P.L capitxa: “giáo dục khả năng sáng tạo trong con người dựa trên sự phát triển của tư duy độc lập” Do đó một yếu tố nữa không thể thiếu của việc rèn luyện NLST của HS là: HS cần phải có khả năng tư duy độc lập Đó là khả năng của con người trong việc tự xác định phương hướng hoạt động của mình trong tình huống mới, tự phát hiện và nêu lên các vấn đề cần giải quyết và thực hiện

nó Như vậy các điều kiện để hoàn thành các phát kiến càng được chuẩn bị tốt bao nhiêu thì tính chủ động sáng tạo càng được nâng cao bấy nhiêu

1.2 Cơ sở lí luận về dạy học sáng tạo

1.2.1 Dạy học sáng tạo trong dạy học vật lí

Trong giới hạn đề tài này, dạy học sáng tạo được hiểu là dạy học nhằm bồi dưỡng TDST cho học sinh

Theo lí thuyết vùng phát triển gần của Vưgôtsxki thì có thể dạy được, bồi dưỡng được TDST cho HS

Trong khoa học, nếu phân loại theo sản phẩm sáng tạo, hoạt động TDST được chia thành phát minh và sáng chế Áp dụng vào DHVL ở trường phổ thông được chia thành hai dạng: Dạy học sinh phát minh lại định luật, thuyết vật lí và dạy HS sáng chế lại các thiết bị kĩ thuật Việc dạy học những ứng dụng kĩ thuật của VL ở trường phổ thông có thể diễn ra theo hai con đường :

- Con đường thứ nhất là quan sát cấu tạo của đối tượng kĩ thuật có sẵn, giải thích nguyên tắc hoạt động của nó Đây là bài toán “hộp trắng”: Biết cấu tạo bên trong của hộp, biết tác động ở đầu vào và kết quả của đầu ra, giải thích nguyên tắc hoạt động

- Con đường thứ hai là dựa vào những định luật vật lí, những đặc tính vật lí của

sự vật, hiện tượng, thiết kế một thiết bị nhằm giải thích một yêu cầu kỹ thuật nào

đó Con đường này thực chất là tìm tòi, phát minh lại một thiết bị, máy móc dùng trong kĩ thuật, là một bài tập sáng tạo Đây là bài toán “hộp đen” Đã từ lâu, các nhà khoa học đã biết sử dụng TRIZ để ứng dụng các định luật vật lí vào chế tạo nên các thiết bị, máy móc có tính năng, tác dụng nhất định đáp ứng những yêu cầu của

kĩ thuật và cuộc sống Chuyển dịch sang DHVL, có thể sử dụng TRIZ vào xây dựng

và hướng dẫn HS giải bài tập sáng tạo

1.2.2 Cơ sở tâm lí học về dạy học sáng tạo

Dạy học sáng tạo lấy lí thuyết thích nghi của Piaget và lí thuyết về vùng phát triển gần của Vưgôtsxki làm cơ sở Lí thuyết thích nghi của Piaget chỉ ra rằng những phẩm chất mới của con người được phát triển từ chính những hoạt động tích cực, tự lực của con người Mặt khác, Vưgôtsxki trong lí thuyết về vùng phát triển gần lại cho rằng: “Dạy học được cho là tốt nhất nếu nó đi trước sự phát triển

và kéo theo sự phát triển” Lí luận dạy học đã chỉ ra rằng: “Dạy học phải có tác dụng thúc đẩy sự phát triển trí tuệ của người học” Thông qua hoạt động trí tuệ HS phát triển dần từ thấp đến cao Trình độ ban đầu của HS tương ứng với “vùng phát triển hiện tại” Trình độ này cho phép HS có thể thu được những kiến thức gần gũi nhất với kiến thức cũ để đạt được trình độ mới cao hơn Vưgôtsxki gọi đó là

“vùng phát triển gần nhất” Khi HS đạt được vùng phát triển gần nhất, nghĩa là

các em ở “vùng phát triển hiện tại” nhưng ở trình độ mới cao hơn Người giáo viên tiếp tục tổ chức và giúp đỡ HS đưa các em tới “vùng phát triển gần nhất” mới

để sau đó lại trở thành “vùng phát triển hiện tại” Cứ tiếp tục như vậy, sự phát triển của HS đi từ nấc thang này đến nấc thang khác cao hơn Nếu người thầy biết phát huy tốt vai trò tổ chức điều khiển làm giảm nhẹ khó khăn cho HS trong quá trình nhận thức, biết cách khuyến khích HS tham gia vào hoạt động nhận thức tích cực trong dạy học thì trí tuệ của học sinh có thể được phát triển tốt Mặt khác, đối với học sinh để tự lực phát triển trí tuệ không có cách nào khác là phải tự mình hoạt động, hoạt động một cách tích cực, tự giác trong sự tương tác với xã hội DHST có thể giải quyết được tất cả các vấn đề trên

1.2.3 Cơ sở lí luận dạy học về dạy học sáng tạo

Dạy học sáng tạo là biểu hiện sự thống nhất giữa chức năng giáo dục, giáo dưỡng và phát triển Trong dạy học sáng tạo, học sinh tự chiếm lĩnh được kiến thức phỏng theo các giai đoạn nghiên cứu của nhà khoa học

Khảo sát chu trình sáng tạo của V.G.Razumôpxki đã chỉ ra hai giai đoạn khó khăn đòi hỏi sự sáng tạo là giai đoạn từ sự kiện khởi đầu tới xây dựng mô hình giả thuyết trừu tượng và giai đoạn chuyển từ một tiên đề lí thuyết và những quy luật nhất định của hiện tượng sang việc kiểm tra bằng thực nghiệm Giai đoạn thứ nhất đòi hỏi sự giải thích hiện tượng, trả lời câu hỏi “Tại sao”; giai đoạn thứ hai đòi hỏi thực hiện một hiện thực, đáp ứng các yêu cầu đã cho, đòi hỏi trả lời câu hỏi

“Làm thế nào” Đó là cở sở ra đời loại BT nghiên cứu và BT thiết kế chế tạo trong dạy học

1.2.4 Các biện pháp dạy học sáng tạo trong môn vật lí ở trường phổ thông

sinh trong DHVL:

1.2.4.1 Áp dụng phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề

Như ta đã biết, tư duy chỉ phát triển trong hoàn cảnh có vấn đề và sự sáng tạo chỉ nảy sinh trong khi giải quyết vấn đề đó Vì vậy, người giáo viên nên giải học theo phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề Tùy theo nội dung kiến thức của bài học, trình độ của HS, điều kiện về thời gian và cơ sở vật chất nhà trường

mà có thể áp dụng dạy học nêu và giải quyết vấn đề theo các mức độ khác nhau

+ HS hoàn thành ở lớp, phòng thí nghiệm hay ở nhà rồi trình bày trước tổ hoặc lớp Có thảo luận, kết luận

+ Giáo viên gợi ý cho HS tự đặt vấn đề rồi nghiên cứu giải quyết vấn đề Dạy học giải quyết vấn đề có tác dụng to lớn trong việc bồi dưỡng năng lực TDST cho HS vì:

- Luôn đặt HS vào tình huống có vấn đề làm xuất hiện các nhu cầu giải quyết vấn

đề của HS (rèn luyện thói quen tự đặt câu hỏi hay thói quen phát hiện vấn đề cần giải quyết của người học)

- Rèn luyện kĩ năng giải quyết vấn đề

1.2.4.2 Chuyển hóa phương pháp nhận thức của vật lí học thành phương pháp dạy học vật lí

Khi người giáo viên biết chuyển hóa phương pháp nhận thức của vật lí học thành phương pháp dạy học vật lí tức là dạy cho HS nghiên cứu khoa học

Người GV đặt HS vào vị trí của nhà khoa học và hướng dẫn họ thực hiện các hoạt động học tập phỏng theo các hoạt động của nhà khoa học, kết quả HS vừa thu nhận được kiến thức vừa biết được con đường tạo ra kiến thức đó

1.2.4.3 Tăng cường sử dụng phương tiện dạy học

Các phương tiện dạy học gồm các thiết bị dạy học, phòng bộ môn, phòng thí nghiệm, vườn thí nghiệm, bàn ghế, các phương tiện kĩ thuật

Giáo án điện tử là phương tiện dạy học hiện đại, sử dụng hiệu quả khá cao Sử dụng các phương tiện dạy học một cách hợp lí không những giúp HS có điều kiện nhận thức thế giới bên ngoài tốt hơn, rèn luyện TDST đồng thời giảm cường độ lao động của giáo viên Phương tiện trực quan không những cung cấp cho HS kiến thức bền vững, chính xác, mà còn gây hứng thú học tập, tăng chú ý đối với bài học Khi tiếp xúc với các tình huống xẩy ra trong thực tiễn ở các bài thí nghiệm thực hành, tư duy của HS luôn được đặt ở trước vấn đề mới buộc họ phải suy nghĩ, tìm tòi, phát triển năng lực TDST của HS

1.2.4.4 Rèn luyện trí tưởng tượng, tư duy không gian, tư duy lôgic cho học sinh

Óc tưởng tượng, tư duy không gian, tư duy lôgic là ba năng lực rất cần thiết cho người lao động sáng tạo

Theo [31], tưởng tượng là xây dựng trong đầu những hình ảnh mới trên cơ sở các biểu tượng đã có Tượng tượng phong phú là yếu tố quan trọng nhất góp phần phát

triển TDST cho HS

Tuy duy không gian phát triển tức là óc tưởng tượng không gian phong phú Không gian ở đây có thể là 3 chiều hoặc vô số chiều Nói cách khác, tư duy không gian giúp cho cách nhìn nhận vấn đề theo nhiều cách khác nhau và tùy từng bài toán, ta chọn cách đi tới kết quả sớm nhất, hiệu quả nhất

Bồi dưỡng tư duy không gian giúp cho việc nhìn nhận sự vật, hiện tượng một cách tổng thể và toàn diện hơn, tránh cách nhìn cục bộ, phiến diện về một vấn

đề, sự vật Tư duy không gian phát triển làm cho các quá trình tư duy trở lên khái quát hơn, toàn diện hơn, sáng tạo hơn

Một chuỗi suy luận dù có mang tính sáng tạo hay không thì đều có suy luận lôgic, vì vậy, tư duy lôgic mà phát triển thì sẽ thúc đẩy được TDST phát triển, người có TDST nhất định sẽ có suy luận lôgic tốt

1.2.4.5 Đưa bài tập sáng tạo về vật lí vào dạy học

Để giải BTST, cần phải có sự nhạy bén trong tư duy, khả năng tưởng tượng, sự vận dụng kiến thức một cách sáng tạo trong những tình huống mới, hoàn cảnh mới,

HS phát hiện ra những cái chưa biết, những điều chưa biết đầy đủ đối với HS Loại bài tập này yêu cầu HS có khả năng đề xuất, đánh giá theo ý kiến riêng của HS, vì vậy sẽ bồi dưỡng được năng lực TDST của HS

1.2.4.6 Bồi dưỡng phương pháp tự học

Qua những sáng tạo được thể hiện từ thời Thomas Edison đến thời Bill Gates, giới khoa học kĩ thuật ngày càng nhận thấy giữa khả năng sáng tạo và việc tự học

có một mối liên hệ nhân quả Tạp trí Science et Vie (Pháp) đã viết: “Ai tự học mạnh nhất, người đó tích lũy được tiềm năng sáng tạo dồi dào nhất Ngược lại, ai

có nhu cầu sáng tạo nhiều hơn, người ấy càng thôi thúc ý trí tự học cao hơn” Như chúng ta đã biết, tự học thì mới có thể hiểu sâu và nhớ lâu kiến thức được

vì đó là đặc điểm thu nhận thông tin của bộ não đa số con người Thật vậy:

- Nếu chỉ nghe thì thu nhận tối đa được 20%

- Nếu chỉ nghe và nhìn thì thu nhận tối đa là 50%

- Nếu nghe, nhìn, thảo luận và tái hiện, vận dụng thì thu nhận tối đa được 90%

Nếu HS tự lực tìm kiếm được kiến thức mới dưới sự hướng dẫn của thầy giáo

Tự học là học sinh tự mình nghiền ngẫm, lật đi lật lại vấn đề, hình thành những thắc mắc, những câu hỏi và cố gắng tự trả lời Trong quá trình tự học đó, tư duy độc lập, tư duy phê phán và TDST được hình thành nảy nở

1.2.4.7 Giáo dục tính tích cực và sáng tạo của học sinh

Giáo dục tính tích cực, sáng tạo cho HS tức là:

- Khơi gợi, mở rộng tiềm năng to lớn về học tập của HS bằng cách để họ tự đào sâu suy nghĩ, tìm tòi, phát huy khả năng của mình, đồng thời nêu gương các nhà khoa học hay HS, SV tiêu biểu trong quá trình học tập bộ môn sẽ kích thích được tiềm năng sáng tạo và quyết tâm phấn đấu học tập theo những tấm gương đó

- Giúp HS ham học, hứng thú học tập, biết cách tự học, khám phá thế

giới

- Giúp HS rèn luyện để phát triển năng lực TDST, năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề

1.3 Vai trò của bài tập trong dạy học sáng tạo

Theo [24] thì BTVL được định nghĩa “trong thực tiễn dạy học, người ta thường gọi BTVL là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát nó được giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và phương pháp vật lí,… thông thường, trong sách giáo khoa và tài liệu

lí luận và dạy học bộ môn người ta hiểu những BTVL là những bài tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của HS và rèn luyện kĩ năng vận dụng các kiến thức của họ vào thực tiễn”

Trong dạy học ở trường phổ thông BTVL có nhiều tác dụng như:

- Giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức Khi xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được những cái chung, những khái niệm, những định nghĩa….là những cái trừu tượng Trong bài tập, HS phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế

Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, BTVL sẽ cho HS thấy những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của những kiến thức đã học

- BT có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới Trong chương trình THPT có rất nhiều phần kiến thức được xây dựng nên thông qua BT Với kiến thức toán học và sử dụng BT một cách khéo léo thì phần kiến thức được xây dựng một

cách rất khoa học, đơn giản và dễ hiểu

- Rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tế

Các môn khoa học nói chung và môn vật lí nói riêng thì việc vận dụng lí thuyết vào thực tế rất quan trọng Việc HS được làm nhiều BT chính là giúp các em rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo đó

- Giải BT là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của HS Khi làm

BT thì các em phải tự mình phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây dựng lập luận,

tự kiểm tra hoặc phê phán những kết luận đã rút ra nên tư duy phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiên trì được phát triển

- Giải BTVL góp phần phát triển tư duy sáng tạo

Trong các kiến thức VL nói chung và trong chương trình vật lí THPT nói riêng thì có rất nhiều BT không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho HS NLST Đặc biệt là những BT thí nghiệm, BT giải thích hiện tượng, BT thiết kế dụng cụ………

- Giải BTVL để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của HS BTVL là một phương tiện khá hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS Dựa vào BT được kiểm tra thì GV có thể phân loại được trình độ của HS

từ đó có phương pháp dạy học thích hợp tới từng đối tượng

1.4 Thực trạng việc xây dựng và sử dụng BTST

1.4.1 Nhận thức của GV về BTST và việc sử dụng BTST trong DHVL

Thông qua việc tìm hiểu, nghiên cứu thực tế việc giảng dạy của giáo viên ở một số trường THPT, chúng tôi nhận thấy:

- Đa số các GV cho rằng: Bài tập vật lí có vai trò quang trọng, tác dụng to lớn trong dạy học vật lí Ngoài việc cung cấp kiến thức cơ bản, luyện tập cho học sinh kĩ năng vận dụng các công thức là kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh

- Nhiều GV thường đồng nhất hai khái niệm “độ khó của bài tập” và “mức sáng tạo của bài tập”, tức là bài tập càng khó mức sáng tạo càng cao

- Một số GV chưa hiểu về BTST, chưa biết soạn thảo BTST, thậm chí còn chưa hiểu đã có sử dụng BTST vào dạy học hay chưa?

- Một số GV cho rằng không thể sử dụng BTST trong tiết học trên lớp được, vì

45 phút là quá ít

1.4.2 Nguyên nhân thực trạng

Nguyên nhân quan trọng nhất dẫn đến việc GV ít dạy BTST là do:

- Kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS chưa khuyến khích HS học tập sáng tạo vì thi TNKQ không kích thích được sự sáng tạo

- Nội dung kiến thức trong một bài quá nhiều, rất khó đưa thêm BTST vào các tiết dạy lí thuyết trên lớp

- Xây dựng BTST khá khó, mất rất nhiều thời gian Số lượng BTST trong sách giáo khoa, sách bài tập và trong sách tham khảo là không nhiều Mặt khác, rất ít GV có khả năng phát triển bài tập luyện tập thành BTST

1.4.3 Kết luận

Từ kết quả trên, chúng tôi nhận thấy: Rất ít GV THPT có thể xây dựng BTST để

có thể sử dụng vào DHVL Hơn nữa, số lượng BTST phần Từ trường có trong SGK và SBT là quá ít Vậy nên cần thiết phải xây dựng hệ thống BTST mà GV

có thể sử dụng vào dạy học nhằm phát triển TDST cho HS

- Trình bày cơ sở lí luận về dạy học sáng tạo

- Trình bày vai trò của BT trong dạy học sáng tạo ở trường THPT

- Thực trạng việc xây dựng và sử dụng BTST ở trường THPT

Những nội dung trên sẽ là cơ sở quan trọng để chúng tôi đề xuất các nguyên tắc xây dựng BTST cũng như đưa ra các tiêu chí đánh giá NLST

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”-VẬT LÍ 11 THPT

2 1 Đề xuất các nguyên tắc xây dựng BTST

2.1.1 Quan niệm BTST của Radumovxki [30]

Theo Radumovxki, BTST là bài tập trong đó xuất hiện những yêu cầu mà việc giải quyết chúng phải dựa trên những kiến thức và quy luật vật lí nhưng lại thiếu những chỉ dẫn trực tiếp hoặc gián tiếp là dựa vào hiện tượng nào, quy luật nào

Bản chất của BTST là tìm được nguyên tắc giải quyết bài toán và các nguyên tắc đó thực chất đã chứa đựng trong các điều kiện của bài toán (không đánh đố) Việc tìm kiếm các nguyên tắc giải quyết bài toán quan trọng hơn kết quả (sản phẩm), do đó vai trò đặc biệt của BTST là đặc trưng luyện tập, rèn luyện năng lực tư duy tìm kiếm giải pháp

2.1.2 Quan niệm về STKH- KT theo lí thuyết TRIZ

2.1.2.1 Tìm hiểu về TRIZ

Lí thuyết giải các bài toán sáng chế (theo tiếng Nga là: Теория Pешения

изобретательских задач, chuyển tự Teoriya Resheniya

Izobreatatelskikh Zadatch, viết tắt TRIZ) là phương pháp luận tìm kiếm

những giải pháp kĩ thuật mới, cho những kết quả khả quan, ổn định khi giải những bài toán khác nhau, thích hợp cho việc dạy và học với đông đảo quần chúng Tác giả của TRIZ, G.S Altshller bắt đầu nghiên cứu, xây dựng lí thuyết từ

1946 Tiền đề cơ bản của TRIZ là: các hệ kĩ thuật phát triển tuân theo các quy luật khách quan, nhận thức được Chúng được phát hiện và sử dụng để giải một cách

có ý thức những bài toán sáng chế

TRIZ được xây dựng như là một khoa học chính xác, có lĩnh vực nghiên cứu riêng, các phương pháp riêng, ngôn ngữ riêng, các công cụ riêng Hạt nhân của TRIZ là thuật toán giải các bài toán sáng chế (viết tắt theo tiếng Nga là ARIZ) ARIZ là một chương trình các hành động tư duy có định hướng, được kế hoạch hóa Nó có mục đích tổ chức hợp lý và làm tích cực hóa tư duy sáng tạo, bước đầu tạo cơ sở cho lí thuyết chung về tư duy định hướng ARIZ có tính logic và linh động Về mặt logic, ARIZ có tác dụng phân nhỏ bài toán sáng chế thành từng phần, vừa sức với người giải bình thường Về mặt linh động, nó khai thác tới mức lớn nhất mặt mạnh của từng người giải như kiến thức, kinh nghiệm, trí tưởng tượng, linh tính và hạn chế mặt yếu như tính ỳ tâm lý, sự phân tán trong

suy nghĩ Lợi ích của ARIZ nói chung là nâng cao hiệu suất tư duy sáng tạo giải quyết vấn đề và ra quyết định

Ý nghĩa của TRIZ và ARIZ là ở chỗ xây dựng tư duy định hướng nhằm đi đến lời giải bằng con đương ngắn nhất dựa trên các quy luật phát triển các hệ kĩ thuật và sử dụng chương trình tuần tự các bước, có kết hợp một cách hợp lý 4 yếu tố: tâm

lý, logic, kiến thức và trí tưởng tượng TRIZ có khái niệm bài toán sáng tạo và các thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo

Bài toán là một tình huống người giải biết mục đích cần đạt nhưng không biết cách đạt đến mục đích hoặc không biết cách tối ưu đạt đến mục đích trong một số cách đã biết TRIZ phân biệt hai loại bài toán:

Loại thứ nhất: Bài toán giáo khoa (còn gọi là bài tập) được phát biểu rõ ràng, gồm hai phần giả thiết và kết luận, phần giả thiết trình bày các yếu tố cho trước

đủ để giải bài tập, phần kết luận chỉ ra đúng mục đích cần đạt

Các bài tập này thường gặp trong sách giáo khoa, sách bài tập và sử dụng phổ biến trong dạy học, nội dung mang tính sách vở, xa rời thực tế nên còn gọi là bài toán giáo khoa

Loại thứ hai: Bài toán sáng tạo (hay còn gọi là tình huống vấn đề xuất phát) Người giải phải tự phát biểu bài toán, phần giả thiết có thể thiếu hoặc vừa thừa vừa thiếu, phần kết luận nêu mục đích chung chung không rõ ràng, không chỉ ra cụ thể là phải tìm được cái gì Trong quá trình giải bài toán, người giải phải trải qua giai đoạn biến tình huống vấn đề xuất phát thành bài toán giáo khoa qua các bước sau:

- Phát hiện các tình huống vấn đề xuất phát có thể

- Lựa chọn tình huống vấn đề xuất phát ưu tiên để giải quyết

- Phát hiện và phát biểu phổ các bài toán cụ thể có thể có của tình huống vấn đề xuất phát ưu tiên

- Phân tích, đánh giá và lựa chọn các bài tập giáo khoa cần giải

Bài toán sáng tạo (vấn đề) có thể có phạm vi rộng hẹp khác nhau: cá nhân, tập thể, quốc gia, toàn cầu hay thậm chí cả vũ trụ, có thể nảy sinh trong bất kỳ lĩnh vực nào, bất cứ thời điểm nào với bất kỳ ai Các bài toán có các mức độ khó khác nhau, tương ứng với mức sáng tạo khác nhau

Để giải các bài toán sáng tạo, tạo ra các sản phẩm vật chất mới (có tính toàn cầu), TRIZ nêu ra 40 thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo, bao gồm:

1 Nguyên tắc phân nhỏ

7 Nguyên tắc “chứa trong”

a) Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa một đối tượng thứ ba…

b) Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác

9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ

Gây ứng suất trước đối với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại)

10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

a) Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phân, đối với đối tượng

lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển

11 Nguyên tắc dự phòng

Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn

12 Nguyên tắc đẳng thế

Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng

13 Nguyên tắc đảo ngược

không làm nóng mà làm lạnh đối tượng)

b) Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động

14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa

a) Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết hợp hình hộp thành kết cấu hình cầu

b) Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn

c) Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm

16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”

Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn

“một chút” Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản và dễ giải hơn

17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác

a) Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều), tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hóa khi chuyển sang không gian (ba chiều)

b) Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng

c) Đặt đối tượng nằm nghiêng

d) Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước

a) Làm đối tượng dao động

b) Nếu đã có dao động, tăng tần số dao động (đến tần số siêu âm)

c) Sử dụng tần số cộng hưởng

d) Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện

e) Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ

19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ

a) Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung)

b) Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ

c) Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác

20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích

a) Thực hiện công việc một các liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn làm việc ở chế độ đủ tải)

b) Khắc phục vận hành không tải và trung gian

c) Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay

21 Nguyên tắc “vượt nhanh”

a) Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn

b) Vượt nhanh để có hiệu ứng cần thiết

22 Nguyên tắc biến hại thành lợi

a) Sử dụng những tác nhân có hại (ví dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi

b) Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác c) Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa

23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi

a) Thiết lập quan hệ phản hồi

b) Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó

24 Nguyên tắc sử dụng trung gian

Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp

25 Nguyên tắc phục vụ

a) Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa b) Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư

26 Nguyên tắc sao chép (coppy)

a) Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao

b) Thay thế đối tượng, hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình

vẽ với các tỷ lệ cần thiết)

c) Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở các vùng biểu kiến (vùng ánh

sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại

27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”

Thay đối tượng đắt tiền bằng các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (ví dụ như

về tuổi thọ)

28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học

a) Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị

b) Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng

c) Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định

a) Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối

b) Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng

31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ

a) Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ…)

b) Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó

32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc

a) Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài

b) Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài

c) Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang

d) Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu e) Sử dụng các hình vẽ, kí hiệu thích hợp

33 Nguyên tắc đồng nhất

Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tình chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho

tự phân hủy (hòa tan, bay hơi…) hoặc phải biến dạng

b) Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc

35 Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng

a) Thay đổi trạng thái đối tượng

b) Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

c) Thay đổi độ dẻo

d) Thay đổi nhiệt độ, thể tích

36 Nguyên tắc sử dụng chuyển pha

Sử dụng các hiện tượng nảy sinh, trong các quá trình chuyển pha như thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng

37 Nguyên tắc sử dụng nở nhiệt

a) Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu

b) Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng các vật liệu có hệ số nở nhiệt khác nhau

38 Nguyên tắc sử dụng các chất oxy hóa mạnh

a) Thay không khí thường bằng không khí giàu ôxy

b) Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy

c) Dùng các bức xạ iôn hóa tác động lên không khí hoặc ôxy

d) Thay ôxy giàu ôzôn (hoặc ôxy bị iôn hóa) bằng chính ôzôn

39 Nguyên tắc thay đổi độ trơ

a) Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa

b) Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hòa

c) Sử dụng quá trình chân không

2.1.2.2 Phân loại mức độ khó của bài toán và mức sáng tạo

Theo TRIZ, mức sáng tạo và mức khó của bài toán có thể được xem xét theo các dấu hiệu sau:

B

Cách xác định tiếp cận giải bài tập

C

Tìm thông tin giải bài tập

D

Tìm ý tưởng giải bài tập

E

Phát triển ý tưởng thành sản phẩm

G

Áp dụng thành phẩm vào thực tế

động mới nhờ vậy có loại hệ thống mới

ưu trong vài ý tưởng

- Nhìn theo phương pháp thử và sai

Mọi người thường giải quyết bài toán theo kinh nghiệm mà họ đã thu nhận được trong đời sống Họ sẽ giải quyết vấn đề bằng cách tiến hành hết phép thử này đến phép thử khác, đến khi nào phép thử cho ta lời giải đúng của bài toán Phương pháp này thường áp dụng cho những bài toán dễ, còn sẽ gặp khó khăn và đi đến bế tắc đối với những bài toán khó, vì số lượng phép thử quá lớn Giải bài toán theo phương pháp này theo tính mò mẫm, không có đường lối giải quyết vấn đề đặc trưng rõ ràng

- Nhìn theo phạm vi kiến thức cần sử dụng

Bài toán sẽ càng khó nếu phạm vi sử dụng kiến thức để giải bài toán càng

- Sử dụng kiến thức của ngành chứa nghề để giải bài toán

- Sử dụng kiến thức của bộ môn khoa học là cơ sở của ngành để giải bài toán

- Sử dụng kiến thức của bộ môn khoa học không phải là khoa học cơ sở để giải bài toán

- Sử dụng kiến thức tổng hợp của nhiều bộ môn khoa học để giải bài

toán

- Nhìn theo tính ích lợi

Độ khó của bài toán càng cao, mức sáng tạo càng cao nếu sản phẩm tạo ra mang lại giá trị càng lớn cho nhân loại

- Nhìn theo số lượng người tham gia giải bài toán

Bài toán càng khó thì số lượng người tham gia giải bài toán càng nhiều

- Nhìn theo thời gian giải bài toán

Bài toán càng khó thì thời gian giải bài toán càng kéo dài có khi trải qua nhiều thế kỷ

- Nhìn theo chí phí bài toán

Bài toán càng khó thì chi phí giải bài toán càng nhiều

- Nhìn theo lợi nhuận mà tác giả nhận được

Bài toán càng khó thì lợi nhuận mà tác giả nhận được đến càng chậm và càng

ít Ở mức độ khó, mức sáng tạo vừa phải, bài toán được giải quyết chủ yếu dựa vào năng lực cá nhân Còn ở mức sáng tạo cao, ngoài việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo của cá nhân, ta phải tạo môi trường thuận lợi để giải bài toán

2.1.2.3 Các phương pháp tích cực hóa tư duy của học sinh vận dụng trong dạy học sáng tạo

Tích cực hóa tư duy được hiểu là làm tăng số lượng các ý tưởng phát ra trong một đơn vị thời gian Theo [26] có các phương pháp tích cực hóa tư duy sau:

* Phương pháp đối tượng tiêu điểm

Phương pháp này do F.Kunze (Đức) đưa ra dưới dạng ban đầu với tên gọi là phương pháp danh mục (năm 1926) Vào những năm 50, phương pháp này được C.Waiting (Mỹ) hoàn thiện

Đây là phương pháp ý tưởng nhờ việc chuyển giao những dấu hiệu của đối tượng thu thập ngẫu nhiên cho đối tượng nghiên cứu (đối tượng tiêu điểm) Phương pháp này cho phép nhanh chóng tìm ra những ý tưởng mới đối với việc cải tiến sản phẩm Nó được dùng trong dạy học để luyện tập và phát triển trí tưởng tượng Đây

là yếu tố tâm lí cần thiết giúp khắc phục được tính ì tâm lí, hình thành năng lực TDST của HS Nhìn dưới góc độ các thủ thuật sáng tạo thì phương pháp đối tượng

có thể được biểu diễn thành: NT phẩm chất cục bộ và NT kết hợp

* Phương pháp phân tích hình thái

Phương pháp này do F.Zwicky đưa ra năm 1942 Mục đích của phương pháp này

là đưa ra và nghiên cứu tất cả các phương án một cách có hệ thống về nguyên tắc, bằng việc phân đối tượng thành từng phần, đa dạng hóa chúng rồi kết hợp trở lại nhằm bao quát được những phương án bất ngờ, độc đáo mà chúng có thể bị bỏ quên trong phương pháp thử và sai Dưới góc độ các thủ thuật sáng tạo, phương pháp phân tích hình thái có thể biểu diễn thành: NT phân nhỏ; NT phẩm chất cục bộ; NT kết hợp; NT tác động lên nhiễu

* Phương pháp các câu hỏi kiểm tra

Từ những năm 20 của thế kỷ này, nhiều người đã đưa ra các loại danh sách câu hỏi Mục đích của việc đưa ra các câu hỏi kiểm tra là giúp người giải:

+ Đừng xa đà vào lối nghĩ quen thuộc mà quên đi các hướng có thể khác + Cho những lời khuyên sử dụng các thủ thuật, phương pháp, các gợi ý và các kinh nghiệm sáng tạo

Trong giới hạn của đề tài, chúng tôi quan tâm đến phương pháp câu hỏi kiểm tra của G.Polya

* Phương pháp câu hỏi kiểm tra của G.Polya [7]

Các câu hỏi kiểm tra của G.Polya (1945) dùng để giải các bài tập toán học trong trường phổ thông, song có thể vận dụng trong hướng dẫn HS giải BTVL như sau:

- Hiểu cách đặt vấn đề của bài tập (cần phải hiểu bài tập một cách rõ ràng): Cái

gì chưa biết? Cái gì cho trước? Điều kiện bài tập thể hiện ở chỗ nào? Có thể làm thỏa mãn điều kiện không? Điều kiện có đủ để xác định cái chưa biết không? Hay

là không đủ? Hay là thừa? Hay là mâu thuẫn? Hãy vẽ hình, đưa vào những kí hiệu thích hợp Hãy phân chia điều kiện thành từng phần

- Lập kế hoạch giải

+ Trước đây, bạn đã gặp bài tập này chưa? Dù là ở dạng khác một chút? Bạn có tiết bài tập họ hàng với bài tập cho trước hay không? Bạn có biết định lí nào có ích trong trường hợp này không?

+ Hãy xem xét kỹ cái chưa biết Cố gắng nhớ lại bài tập quen thuộc có cùng hoặc giống về cái chưa biết

Giả sử có bài tập tương tự với bài tập cho trước và đã giải rồi Có thể sử dụng nó được không? Sử dụng kết quả, phương pháp giải? Có cần đưa thêm yếu tố phụ trợ

Có thể nghĩ ra bài tập tương đồng mà dễ hơn không? Bài tập chung hơn? Đặc biệt hơn? Bài tập tương tự? Có thể giải một phần bài tập được không?

Hãy giữ lại một phần điều kiện bài tập, phần còn lại thì bỏ đi: Cái chưa biết lúc

đó ở mức độ xác định nào, nó thay đổi như thế nào? Có thể lấy được gì có ích từ những cái đã cho? Có thể nghĩ ra thêm dữ kiện để xác định cái chưa biết được không? Có thể thay đổi cái chưa biết hoặc điều kiện bài toán, hoặc nếu cần thiết cả điều kiện và cả cái chưa biết để điều kiện mới và cái chưa biết mới gần lại với nhau hơn? Bạn đã sử dụng tất cả các điều kiện chưa? Bạn đã thực sự chú ý tới những khái niệm cơ bản trong bài tập chưa?

- Thực hiện kế hoạch

Khi thực hiện kế hoạch, bạn hãy kiểm tra từng bước đi của mình Bạn có thấy

rõ bước mà bạn vừa quyết định là đúng hay không? Có thể chứng minh được điều đó không?

- Tổng kết (nghiên cứu lời giải nhận được)

+ Có thể kiểm tra lại kết quả giải được không? Quá trình giải? + Có thể nhận kết quả bằng cách khác được không?

+ Có thể sử dụng kết quả giải hay cách giải vừa thu được vào bài tập khác được không?

* Phương pháp não công

Phương pháp não công được A.Osborn, người Mỹ đưa ra năm 1938 Phương pháp này có mục đích thu nhận được nhiều ý tưởng giải bài toán cho trước bằng cách làm việc tập thể A.Osborn nhận thấy, những người giàu trí tưởng tượng có khả năng phát nhiều ý tưởng hơn những người khác nhưng lại yếu về mặt phân tích, phê bình các ý tưởng có sẵn hơn là tự mình đề ra những ý tưởng mới Nếu để hai loại người này làm việc chung với nhau thì họ thường “ngáng chân” nhau A.Osborn đề nghị tách thành hai quá trình riêng rẽ: Quá trình phát ý tưởng và đánh giá ý tưởng do hai nhóm người khác nhau thực hiện

Phương pháp não công, không loại trừ những phép thử vô trật tự mà trái lại, nó còn làm cho các phép thử mất trật tự hơn với hy vọng sẽ có những phép thử dẫn đến lời giải mạnh Bằng cách này, người ta cũng khắc phục phần nào tính ì tâm

lý

Trước một vấn đề khó, GV cần chia HS thành từng nhóm và hướng dẫn các em thảo luận HS làm việc theo nhóm sẽ hỗ trợ nhau trong quá trình phát ý tưởng và phân tích đánh giá ý tưởng trong dạy học

* Phương pháp Synectics - Phương pháp sử dụng các phép tương tự

Gordon thành lập nhóm Synectics đầu tiên để giải các bài toán sáng chế Những nhóm Synectics là những nhóm người có ngành nghề khác nhau, được tập hợp nhau lại với mục đích cố gắng giải một cách sáng tạo các bài toán bằng việc luyện tập không hạn chế tưởng tượng và kết hợp các yếu tố không liên hệ với nhau

Theo [19], có thể sử dụng các phép tương tự vào việc xây dựng kiến thức mới, minh họa các hiện tượng, quá trình không thể quan sát trực tiếp, đồng thời có tác dụng trong việc hệ thống hóa các kiến thức mà HS đã lĩnh hội ở nhiều phần khác nhau của vật lí học

Các phương pháp tích cực hóa tư duy tuy khắc phục được một số nhược điểm của phương pháp thử và sai nhưng số phép thử và sai nhiều, tốn thời gian, sức lực, chưa chỉ ra được cơ chế định hướng khách quan giúp người giải tự tin trong quá trình giải quyết vấn đề

Phương pháp lý tưởng phải là phương pháp cho phép (giúp) người giải đi từ bài toán cho trước đến lời giải theo con đường thẳng với tính định hướng cao Cũng như mọi cái lý tưởng, người ta không thể đạt đến nó mà chỉ có thể tiệm cận mà thôi Một trong những cố gắng tiệm cận, đó là “Lí thuyết giải các bài toán sáng chế” là hệ thống các phương pháp và các thủ thuật trù định việc điều khiển có định hướng quá trình giải bài toán trên cơ sở nắm và vận dụng các qui luật phát triển của các hệ thống

2.1.3 Đề xuất các nguyên tắc xây dựng BTST chương “Từ trường” Vật lí 11

2.1.3.1 Vận dụng TRIZ và tổng hợp các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vào dạy học vật lí

Nguyên tắc sáng tạo (NTST) hay thủ thuật sáng tạo là thao tác tư duy đơn lẻ, chỉ

ra hướng mà người giải cần suy nghĩ [5] [6]

Năm 1946, G.S.Altshller bắt đầu tìm ra các thủ thuật nhằm mục đích giúp cá nhân mình có thể sáng chế với năng suất và hiệu quả cao hơn

Đến năm 1970, đã có 40 thủ thuật sáng tạo cơ bản và được sử dụng cho đến nay Tuy nhiên, vận dụng TRIZ vào dạy học như thế nào và các thủ thuật cơ bản nào là thiết thực đối với quá trình dạy học là một vấn đề khá khó khăn Để giải quyết vấn

đề này chúng tôi nghiên cứu hoạt động sáng tạo trong dạy học và hoạt động phát minh, sáng chế của nhà khoa học, kĩ thuật Chúng tôi nhận thấy có sự giao nhau

tôi đã tổng hợp được 7 NTST chính có thể vận dụng vào việc xây dựng các BTST đối với chương “Từ trường” vật lí 11 THPT Sau đây là nội dung và ý nghĩa của 7 NTST đã được lựa chọn và tổng hợp

Nguyên tắc 1: Nguyên tắc kết hợp

* Nội dung: Bài toán đã cho có nhiều thành phần, cần phải kết hợp các đối tượng

đồng nhất, bổ sung cho nhau hay các đối tượng dùng cho hoạt động kế cận khi giải bài toán

* Nhận xét: Khi được kết hợp đối tượng thường có thêm chức năng mới Trong

thực tế, các đối tượng thường tồn tại đan xen nhau nên khả năng kết hợp của chúng luôn có và cần được chú ý khai thác

Nguyên tắc 2: Nguyên tắc phân nhỏ

* Nội dung: Phân nhỏ bài toán là chia đối tượng (bài toán) thành các thành

phần độc lập nhau, tăng mức độ phân nhỏ hơn nữa hoặc làm đối tượng trở nên tháo lắp được

* Nhận xét: Đối tượng ở đây là bài toán hay một phần bài toán cần giải quyết

Phân nhỏ là chia đối tượng không thể giải quyết một lần thành từng phần nhỏ hơn cho vừa sức Đôi khi sự phân nhỏ làm đối tượng thay đổi tính chất như đường cong phân nhỏ thì trở thành những đoạn thẳng

* Ví dụ

- Muốn xây dựng công thức tính quãng đường đi trong chuyển động thẳng biến đổi đều từ đồ thị, ta phân thời gian thành những khoảng ∆t rất nhỏ và xem rằng trong những khoảng thời gian đó vật chuyển động thẳng đều

- Muốn tìm lực Lorenzt tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong thanh kim loại, ta phân nhỏ lực từ tác dụng lên đoạn kim loại mang dòng điện thành nhiều lực tác dụng lên từng hạt mang điện trong đoạn dây đó

Nguyên tắc 3: Nguyên tắc đảo ngược

* Nội dung: Với bài toán đã cho, thay vì làm theo yêu cầu bài toán thì có thể làm

ngược lại để từ đó loại bỏ đi phần ngược lại đó, hay làm thành phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại đứng yên

thành chuyển động, lật ngược đối tượng để tạo ra tính chất mới cho đối tượng

* Nhận xét: Khi giải bài toán cho trước (bài toán thuận) cần xem xét đến khả năng

giải bài toán ngược và khả năng đem lại lợi ích của lời giải bài toán ngược trong những điều kiện cụ thể để tận dụng nó, lật ngược vấn đề để xem xét nhằm tăng tính bao quát , toàn diện, khắc phục tính ì tâm lý

- Trong việc tạo ra dòng điện cảm ứng: cuộn dây quay trong từ trường nam châm đứng yên có thể thay bằng nam châm quay còn cuộn dây đứng yên

Nguyên tắc 4: Nguyên tắc tách khỏi

* Nội dung: Khi bài toán hay đối tượng có nhiều phần, trong đó có những

phần không cần thiết trong việc giải bài toán, ta có thể tách những phần đó ra khỏi đối tượng hay chỉ tách phần cần thiết ra khỏi đối tượng để giải quyết

* Nhận xét: Bài toán thông thường khá phức tạp và có nhiều thành phần, khi giải

quyết một vấn đề nào đó ta chỉ cần một phần hay một số tính chất nào đó của đối tượng để quan tâm tới và sử dụng để giải quyết

* Ví dụ

- Để nghiên cứu lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đặt trong từ trường, ta có thể

sử dụng khung dây chữ nhật nhưng chỉ đặt sao cho cạnh dưới khung nằm giữa 2 nhánh nam châm chữ U Khi đó lực từ tác dụng lên cạnh dưới này mạnh hơn nhiều

so với lực từ tác dụng lên các cạnh còn lại nên ta xem như chỉ quan sát lực từ tác dụng lên một đoạn dây mang dòng điện Như vậy ta đã tách riêng một cạnh khung

ra để nghiên cứu lực từ

- Khi nghiên cứu từ trường tại một điểm do nhiều nam châm hay dòng điện gây

ra, ta tách ra và chỉ tính đến cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra một cách độc lập rồi sau đó mới tổng hợp các cảm ứng từ

Nguyên tắc 5: Nguyên tắc linh động

* Nội dung: Các thành phần khác nhau trong bài toán có thể có các vai trò, chức

năng khác nhau trong từng giai đoạn, cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay

phải có các mối liên kết “mềm dẻo”, có nhiều trạng thái để từng phần đối tượng

có khả năng dịch chuyển với nhau Từ đó giúp đối tượng có thể có nhiều vai trò, tiết kiệm không gian, nguyên vật liệu Nguyên tắc linh động phản ánh khuynh hướng phát triển nên có tính định hướng cao, dùng trong việc đặt bài toán, phê bình cái đã

có và dự báo Về tư duy sáng tạo, cần khắc phục tính ì tâm lý để suy nghĩ, cách tiếp cận trở nên linh động, tránh giáo điều, cứng nhắc

Nguyên tắc 6: Nguyên tắc trung gian

* Nội dung: Khi giải bài toán, cần sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp

tác động lên đối tượng cần xem xét

* Nhận xét: Tuy trung gian thường phiền phức và tốn kém hơn song do điều

kiện lịch sử cụ thể không thế giải quyết vấn đề một cách trực tiếp Khi điều kiện cho phép thì trung gian này nên bỏ Trong khi sử dụng tìm kiếm trung gian, cần chú ý tận dụng nguồn dự trữ có sẵn trong hệ, không mất tiền

* Các ví dụ:

- Máy biến thế dùng để chuyển đổi điện thế phù hợp với từng loại thíêt bị

- Khi chỉ có một ổ cắm mà muốn dùng cùng lúc hai, ba thiết bị ta dùng ổ cắm trung gian

- Role điều khiển mạng điện từ xa dùng nam châm điện để điều khiển sự đóng ngắt mạch điện

Nguyên tắc 7: Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học

* Nội dung: Khi giải bài toán, có thể thay thế sơ đồ cơ học bằng điện,quang,nhiệt,

âm hay mùi vị, sử dụng điện trường hay từ trường trong tương tác với đối tượng

* Nhận xét: Nguyên tắc phản ánh khuynh hướng phát triển: từ “cơ học”

chuyển sang không cơ học (dùng điện từ, ánh sáng ) Vì thế có thể dựa vào thay thế sơ đồ cơ học để dự báo sự phát triển của đối tượng

* Các ví dụ:

- Cần cẩu dùng móc thay bằng cần cẩu dùng nam châm điện

- Xe chạy bằng bánh xe, bằng xích chuyển sang chạy trên đệm từ

- Nhốt các hạt mang điện bằng từ trường