Sử dụng lí thuyết sáng tạo và các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học vật lí khi nghiên cứu đề tài các định luật bảo toàn vật lí 10 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 ====== NGUYỄN THỊ DUY SỬ DỤNG LÍ THUYẾT SÁNG TẠO VÀ CÁC BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ KHI NGHIÊN

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

======

NGUYỄN THỊ DUY

SỬ DỤNG LÍ THUYẾT SÁNG TẠO VÀ CÁC BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ KHI NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học

PGS TS TẠ TRI PHƯƠNG

HÀ NỘI, 2017

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên của luận văn tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo hướng dẫn PGS - TS Tạ Tri Phương, người đã định hướng chọn đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm

và hoàn thiện luận văn

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thày cô giáo và các em học sinh trường THPT Lê Văn Thịnh đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn

cổ vũ, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Hà Nội, tháng 09 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Thị Duy

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi Các

số liệu, các kết quả nêu trong luận văn là trung thực, khách quan và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kì công trình khoa học nào Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Duy

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

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 3

7 Dự kiến đóng góp của đề tài 4

8 Cấu trúc của đề tài 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 5

1.1 Sáng tạo trong nghiên cứu các khoa học tự nhiên 5

1.1.1 Nghiên cứu khoa học(NCKH) là hoạt động sáng tạo 5

1.1.2 Cơ chế sáng tạo khoa học 7

1.1.3 Tư duy sáng tạo 13

1.2 Dạy học sáng tạo 15

1.2.1 Sự tương đồng và khác biệt giữa sáng tạo của nhà nghiên cứu và sáng tạo của học sinh 16

1.2.2 Bồi dưỡng năng lực sáng tạo (NLST) trong dạy học vật lí 17

1.3 Những nội dung của lí thuyết “Sáng tạo” và “Dạy học sáng tạo” sử dụng trong dạy học đề tài: “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT 22

1.3.1 Sử dụng các bài tập sáng tạo( BTST) nhằm hình thành và khuyến khích các ý tưởng sáng tạo 22

1.3.2 Sử dụng nguyên lí về tính chu trình để hình thành cho học sinh cơ chế sáng tạo. 24

1.3.3 Sử dụng dạy học GQVĐ để luyện tập phỏng đoán, xây dựng giả thuyết, đề xuất các phương án kiểm tra giả thuyết 30

1.4 Thực trạng của việc vận dụng lí thuyết sáng tạo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông 32

Kết luận chương 1 34

CHƯƠNG 2 SỬ DỤNG LÍ THUYẾT SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC ĐỀ TÀI ''CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN''- VẬT LÍ 10 THPT 35

2.1 Phân tích cấu trúc, cấu trúc logic và nội dung đề tài ''Các định luật bảo toàn''- Vật lí 10 THPT 35

2.1.1 Vai trò của hệ thống kiến thức của đề tài 36

2.1.2 Động lượng và ĐLBT động lượng 37

2.1.3 Định luật bảo toàn năng lượng 40

2.2 Sử dụng nguyên lí về tính chu trình để thiết kế tiến trình dạy học của một số kiến thức trong đề tài ''Các định luật bảo toàn''- Vật lí 10 THPT 43

2.3 Xây dựng và sử dụng một số bài toán mang đặc trưng sáng tạo của đề tài “Các định luật bảo toàn” – Vật lý 10 THPT 60

Kết luận chương 2 67

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 68

3.1 Xây dựng các tiêu chuẩn và tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo 68

3.1.1 Đánh giá năng lực 68

3.1.2 Đánh giá năng lực sáng tạo 69

3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 72

3.2.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 72

3.2.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 72

3.2.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 73

3.2.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 74

3.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm 75

3.3.1 Phân tích định tính 75

3.3.2 Phân tích định lượng 78

Kết luận chương 3 84

KẾT LUẬN CHUNG 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC

HS

GV SGK ĐLBT

TNo

BTXP TNg

ĐC TNSP

Nghiên cứu khoa học Năng lực sáng tạo Trung học phổ thông Bài tập sáng tạo Giải quyết vấn đề Học sinh

Giáo viên Sách giáo khoa Định luật bảo toàn Thí nghiệm

Bài tập xuất phát Thực nghiệm Đối chứng Thực nghiệm sƣ phạm

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Thống kê kết quả học tập của HS lớp TNg và ĐC trước TNSP 73

Bảng 3.2 Phân bố tần suất lũy tích trước TNSP 73

Bảng 3.3: Kết quả đánh giá của GV về sự phát triển năng lực sáng tạo của HS qua phiếu kiểm tra và quan sát 79

Bảng 3.4 Thống kê kết quả học tập của HS lớp TNg và ĐC sau TNSP 80

Bảng 3.5 Bảng phân bố tần suất sau TNSP 80

Bảng 3.6 Phân bố tần suất lũy tích sau TNSP 80

Bảng 3.7 Các tham số thống kê 82

Bảng 3.8 Kết quả kiểm nghiệm giả thuyết E0 82

Bảng 3.9 Kết quả kiểm nghiệm giả thuyết H0 82

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 9

Hình 1.2: Chu trình sáng tạo khoa học 11

Hình 1.3 12

Hình 1.5 26

Hình 1.4 26

Hình 1.6 26

Hình 1.7 Các giai đoạn hoạt động nhận thức của học sinh trong quá trình hoạt động học tập vật lí 28

Hình 3.1 Đồ thị tích lũy hội tụ trước TNSP 74

Hình 3.2 Biểu đồ phân phối tần suất sau TNSP 80

Hình 3.3 Đồ thị tích lũy hội tụ sau TNSP 81

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

1.1 Nhân loại đã bước sang thế kỉ XXI, thế giới gọi đây là kỉ nguyên của

kinh tế dựa vào kĩ năng Năng lực của con người được đánh giá trên cả ba yếu tố: Kiến thức, kĩ năng và thái độ Trong đó, sản phẩm của giáo dục là năng lực và chất lượng nguồn nhân lực tương lai của một đất nước Đứng trước tình hình đó tổ chức UNESCO đã đề ra chiến lược giáo dục mới với 4 mục đích học tập: Học để biết, học để làm, học để cùng chung sống và học để làm người Nổi bật lên vấn đề là cần thay đổi trật tự ưu tiên từ kiến thức, kĩ năng

Sự thay đổi trật tự này sẽ góp phần giải quyết mâu thuẫn giữa sự bùng nổ tri thức của nhân loại với thời gian đào tạo có giới hạn

1.2 Chúng ta là một thành viên của UNESCO, đang từng bước hội nhập

với quốc tế, cùng các nước bước vào thế kỉ XXI với mục tiêu trở thành một nước công nghiệp hiện đại Nên cần một nguồn nhân lực chất lượng cao nghĩa

là đang rất cần một nền giáo dục có chất lượng thực sự Việt Nam đã nhìn thấy rõ tính cấp thiết của các yêu cầu trên Trong khi ra nhập WTO, chúng ta chấp nhận sự cạnh tranh quyết liệt trong nền kinh tế thế giới Trong điều kiện này, Việt Nam cũng đã sớm xác định yếu tố quan trọng nhất, quyết định sự thành công không phải là vốn liếng, tài sản, tài nguyên (vì nước ta rất hạn chế

về vấn đề này) mà phải là yếu tố con người, hơn lúc nào hết, xã hội rất cần những con người có năng lực Trước tình hình đó, Đảng ta đưa ra đường lối đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục, đào tạo, phát triển nguồn nhân lực, xác định đây là một kế sách, quốc sách hàng đầu, tiêu điểm của sự phát triển, mang tính đột phá, khai mở con đường phát triển nguồn nhân lực Việt Nam trong thế kỷ XXI, khẳng định triết lí nhân sinh mới của nền giáo dục nước nhà Trong đó tinh thần chủ đạo là: ''Đổi mới phương pháp giáo dục và đào

tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học '' và '' đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học'' [4]

1.3 Khái niệm ''năng lực'' là tổ hợp của nhiều khả năng của con người

được bộc lộ trong khi hành động, trong đó năng lực sáng tạo được coi trọng hàng đầu Đã có nhiều các nghiên cứu về bồi dưỡng năng lực cho học sinh trong dạy học vật lí như: Sử dụng các phương pháp dạy học hiện đại, các kĩ thuật dạy học tiên tiến mang lại hiệu quả cao cho việc phát triển tư duy sáng tạo; Sử dụng các bài tập vật lí mang đặc trưng sáng tạo Tuy nhiên việc nghiên cứu để sử dụng đồng bộ các nội hàm của lí thuyết sáng tạo vào dạy học vẫn chưa được chú ý thỏa đáng

1.4 Tư tưởng về sự bảo toàn là một tư tưởng quan trọng, xuyên suốt toàn

bộ chương trình vật lí phổ thông Trong quá trình phát triển khoa học vật lí, việc ra đời các định luật bảo toàn là một sáng tạo khoa học đặc biệt, là một bước ngoặt lịch sử để cho môn khoa học này phát triển rực rỡ như ngày nay Nhiều khái niệm và định luật cơ bản được nghiên cứu ở đề tài này là các cơ sở khoa học quan trọng cho các ngành năng lượng học, cơ giới học, nghiên cứu hàng không và nghiên cứu vũ trụ Rất nhiều những kĩ thuật và công nghệ thể hiện sự sáng tạo không có giới hạn của nhân loại sẽ được học sinh tiếp nhận

Xuất phát từ những phân tích trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: Sử dụng

lí thuyết sáng tạo và các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học vật lí khi nghiên cứu đề tài ''Các định luật bảo toàn'' Vật lí 10 Trung học phổ thông

2 Mục đích nghiên cứu

- Phân tích những nội dung cơ bản của lí thuyết sáng tạo và sự sáng tạo trong dạy học vật lí

- Sử dụng những nội dung đó vào dạy học đề tài '' Các định luật bảo toàn''- Vật lí 10 THPT

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Hoạt động dạy và học trong quá trình nghiên cứu đề tài '' Các định luật bảo toàn''- Vật lí 10 THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Kiến thức chương '' Các định luật bảo toàn''- Vật lí 10 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Việc sử dụng có chọn lọc với các mục đích chuyên biệt của các nội dung của lí thuyết sáng tạo; Sự tăng dần các mức độ yêu cầu về phát triển năng lực sáng tạo sẽ đảm bảo tính hiệu quả, khả thi cho việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật lí

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Phân tích làm xuất hiện những thành tố quan trọng nhất của lí thuyết

sáng tạo và sáng tạo trong dạy học vật lí

5.2 Sử dụng những thành tố đó vào dạy học đề tài '' Các định luật bảo

toàn''- Vật lí 10 THPT

5.3 Xây dựng các tiêu chuẩn, các tiêu chí để đánh giá năng lực sáng tạo

của học sinh trong quá trình nghiên cứu vật lí

5.4 Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề

tài

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận về lí thuyết sáng tạo và sáng tạo

trong dạy học vật lí

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

Điều tra thực tiễn về việc vận dụng lí thuyết sáng tạo vào dạy học tại trường THPT

6.3 Thực nghiệm sư phạm

7 Đóng góp của đề tài

7.1 Về mặt lí luận

- Khái quát hóa những nội hàm của ''Sáng tạo''; ''Sáng tạo trong dạy học''

- Xây dựng quy trình sử dụng các thành tố của ''Sáng tạo'' và '' Dạy học sáng tạo''

7.2 Về thực tiễn

- Thiết kế một số bài giảng trong đó thể hiện các thành tố của ''Sáng tạo''

và '' Dạy học sáng tạo''

- Xây dựng một số bài toán sáng tạo

8 Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục Nội dung chính của đề tài gồm 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lí

Chương 2 Sử dụng lí thuyết sáng tạo trong dạy học đề tài '' Các định luật bảo toàn''- Vật lí 10 THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 Sáng tạo trong nghiên cứu các khoa học tự nhiên

1.1.1 Nghiên cứu khoa học(NCKH) là hoạt động sáng tạo

Để có thể đưa ra điều khẳng định này cần thiết phải phân tích (một cách khái quát nhất) khái niệm ''nghiên cứu của khoa học''

* Khái niệm khoa học

Hiện nay có rất nhiều cách hiểu về khái niệm khoa học xuất phát từ nhiều cách tiếp cận khác nhau Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng định nghĩa mà tổ chức Giáo dục, Khoa học và văn hóa của Liên Hợp Quốc (UNESCO) sử dụng trong các văn kiện chính thức và được thừa nhận chung trong giới nghiên cứu trên thế giới:

''Khoa học là hệ thống tri thức về mọi loại quy luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những quy luật của tự nhiên, xã hội, tư duy''

[UNESCO, Paris 1961]

* Nghiên cứu khoa học

Tương tự như khái niệm khoa học, có rất nhiều các định nghĩa khác nhau

về NCKH Trong luận văn, chúng tôi sử dụng các định nghĩa có liên quan trực tiếp đến bản chất của NCKH

- Định nghĩa 1: NCKH là sự phát hiện bản chất sự vật, phát triển nhận thức khoa học về thế giới, hoặc sáng tạo ra phương pháp mới và phương tiện kĩ thuật mới để biến đổi sự vật phục vụ cho mục tiêu hoạt động của con người

- Định nghĩa 2: NCKH là quá trình hình thành và chứng minh luận điểm khoa học về một sự vật hoặc hiện tượng cần khám phá

Ví dụ: Niu tơn phát minh định luật vạn vật hấp dẫn v.v

Phát minh là tìm ra các quy luật khách quan, có ý nghĩa áp dụng trực tiếp vào sản xuất và đời sống Vì vậy phát minh không có giá trị thương mại, không có khái niệm cấp bằng phát minh và không được bảo hộ pháp lí [6]

2 Phát hiện (Tiếng Anh cũng là discovery) là sự khám phá ra những vật thể, những quy luật xã hội đang tồn tại một cách khách quan

Ví dụ: Marie Curie phát hiện nguyên tố phóng xạ radium, Christop Colomb phát hiện ra châu Mĩ v.v…

Phát hiện cũng chưa thể áp dụng trực tiếp, chỉ có thể được áp dụng thông qua các giải pháp do đó cũng không có giá trị thương mại, không được cấp bằng và không được bảo hộ pháp lí

3 Sáng chế (Tiếng anh – invention) là một giải pháp kĩ thuật mới về nguyên lí kĩ thuật, tính sáng tạo và áp dụng được ngay

Ví dụ: James watt sáng chế ra máy hơi nước v.v…

Vì sáng chế có khả năng áp dụng, nên có ý nghĩa thương mại, được cấp bằng sáng chế độc quyền, có thể mua bán, được bảo hộ quyền sở hữu

Trong dạy học nói chung, dạy học vật lí nói riêng, học sinh sẽ được tiếp cận với cả ba sản phẩm khoa học đặc biệt này (3 thành tựu khoa học đặc biệt)

* Kết luận sơ bộ

Từ những khái niệm trên, ta có thể rút ra những kết luận quan trọng sau đây:

1 Bản chất của NCKH là hoạt động sáng tạo của các nhà khoa học nhằm nhận thức thế giới, tạo ra hệ thống tri thức có giá trị để sử dụng vào cải tạo thế giới [18]

2 Phương pháp luận về NCKH và hoạt động sáng tạo khoa học có những nội dung điển hình tương đồng nhau: Khái niệm, đặc điểm, cơ chế, thu thập và xử lí thông tin,

3 Bồi dưỡng (hình thành và phát triển) NLST cho học sinh trong quá trình dạy học vật lí đồng nghĩa với quá trình hình thành và phát triển năng lực NCKH cho học sinh phổ thông

1.1.2 Cơ chế sáng tạo khoa học

1.1.2.1 Khái niệm sáng tạo

“ Sáng tạo là một 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 những khó khăn, những bế tắc nhất định…”[14]

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”

Theo lí thuyết về TRIZ [6], để đánh giá một đối tượng cho trước có phải

là sáng tạo hay không, người ta sử dụng 5 bước sau:

Bước 1: Chọn đối tượng tiền thân;

Bước 2: So sánh đối tượng cho trước với đối tượng tiền thân;

Bước 3: Tìm tính mới của đối tượng cho trước;

Bước 4: Trả lời câu hỏi: Tính mới đó đem lại lợi ích gì, trong phạm vi áp dụng nào?

Bước 5: Kết luận theo định nghĩa sáng tạo

Ví dụ 1: Để biết hệ mặt trời theo lí thuyết của Côpenic có thật sự “mới” hay không ta có thể so sánh nó với đối tượng tiền thân là hệ địa tâm của ptolêmê Điểm mới của hệ côpenic là chọn mặt trời làm tâm của hệ thống, coi

là đứng yên và các hành tinh khác quay xung quanh nó, kể cả trái đất Điểm mới này đã cho phép giải thích được chuyển động của rất nhiều các ngôi sao chứ không bị hạn chế như hệ thống địa tâm Theo định nghĩa sáng tạo, lí thuyết của Côpenic là sản phẩm của sự sáng tạo

Ví dụ 2: Việc tìm ra định luật bảo toàn động lượng là một sáng tạo có tính cách mạng cho nghiên cứu khoa học nếu so sánh nó với các định luật của niuton đã có Thật vậy, bài toán cơ bản của bộ môn cơ học là xác định vị trí của vật trong sự tương tác của vật với các vật khác xung quanh nó Các định luật của Niutơn cho phép tính được lực tác dụng và do đó cho phép tính được

xác định được tọa độ của vật, bài toán cơ bản của cơ học đã được giải quyết Tuy nhiên có một loạt sự kiện mới xuất hiện (bài toán), trong đó không cho phép tính toán được lực tác dụng (trong các va chạm, các vụ nổ) Bài toán

cơ bản của cơ học gặp một bế tắc

Định luật bảo toàn động lượng cho phép giải quyết bế tắc đó Sử dụng định luật bảo toàn động lượng ta hoàn toàn có thể xác định được vận tốc của các vật trước và sau va chạm, và như logic trình bày ở trên, khi đã tính toán được vận tốc lại có thể xác định được tọa độ

1.1.2.2 Cơ chế sáng tạo khoa học tự nhiên

Khi nghiên cứu về lịch sử của sự phát triển của khoa học tự nhiên, người

ta thường đưa ra 3 cơ chế sáng tạo khoa học

- Từ các tiên đề A có thể rút ra một cách logic những khẳng định bộ phận S với độ chặt chẽ cao bằng logic hay toán học

- Những khẳng định đó được đối chiếu với E (kiểm tra bằng thí nghiệm) Giai đoạn này cũng sử dụng tới trực giác vì mối quan hệ của các khái niệm chứa trong S đối với các dữ kiện trực tiếp của kinh nghiệm cảm giác E không

có tính logic về mặt bản chất

Ví dụ:

- Các định luật Newton và cả thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh đều dựa trên một loạt các tiên đề, chẳng hạn tính đồng nhất và đẳng hướng của không gian, sự tương đương của khối lượng quán tính và khối lượng hấp dẫn…

- Trước khi tìm ra định luật I Newton đã có những dữ liệu trực tiếp của kinh nghiệm cảm tính về chuyển động của các vật và lực tác dụng Đặc biệt là những tài liệu của Galile và những thí nghiệm vật lí đầu tiên của ông

- Nhiều thế kỉ trước người ta cho rằng để cho vật chuyển động với vận tốc không đổi cần có sự tác động thường xuyên của các vật thể khác vào vật Galile làm thí nghiệm về chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng và nhận thấy:

trực giác

E

Khi vật chuyển động xuống dưới, vật chuyển động nhanh dần (có gia tốc) Để giữ cho vật đứng yên cần phải dùng lực

Khi vật đi lên cần phải dùng lực để đẩy nó lên cũng như giữ nó ở phía trên

Khi hạ dần độ nghiêng của mặt phẳng nghiêng ta thấy vật chuyển động được quãng đường dài hơn

Từ các tiên đề và các dữ kiện rút ra được khẳng định bộ phận là: Một vật nếu không có tác dụng của vật khác nó sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi (bằng lôgic) Khi đối chiếu khẳng định đó với dữ liệu E người ta thường xuyên sử dụng những thí nghiệm tương đương với một mặt nhẵn dài vô tận Việc sử dụng thí nghiệm trên đệm không khí hiện nay cũng chỉ có giá trị giúp cho việc khái quát hóa đó

* Chu trình sáng tạo khoa học (cơ chế Algorit)

V.G.Razumopxki khi khái quát những lời phát biểu của các nhà khoa học nổi tiếng như: Anbert Anhxtanh, Plank, Boocno, Kapitta… đã đề ra chu trình sáng tạo khoa học gồm bốn giai đoạn (sơ đồ 1.2) Từ việc khái hóa những sự kiện đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng (đề xuất giả thuyết); từ mô hình dẫn đến việc rút ra các hệ quả lí thuyết; từ việc rút ra các hệ quả dẫn đến sự kiểm tra chúng bằng thực nghiệm Nếu thực nghiệm xác nhận các hệ quả suy ra một cách lôgic từ mô hình giả thuyết là đúng thì trở thành lí thuyết Ngược lại, chưa đúng thì phải xem lại mô hình giả thuyết, điều chỉnh lại cho phù hợp

Hình 1.2 diễn tả chu trình sáng tạo khoa học (cơ chế Algorit) gồm 4 giai đoạn

Hình 1.2: Chu trình sáng tạo khoa học

Ta thấy chu trình bắt đầu bằng việc lựa chọn một nhóm những sự kiện, sau đó đề ra giả thuyết về tính tổng quát của chúng, nó cho phép nhìn thấy trước (tiên đoán) những sự kiện khác chưa biết

Trong rất nhiều trường hợp, không thể kiểm tra trực tiếp được giả thuyết

đó Do đó cần đề xuất các hệ quả cho phép kiểm tra được

Nếu hệ quả khẳng định bằng thực nghiệm thì mô hình trừu tượng được chấp nhận làm cơ sở cho lí thuyết đó Nếu lại xuất hiện các sự kiện, hiện tượng không nằm trong khuôn khổ của lí thuyết đó thì lại phải xây dựng một mô hình trừu tượng (giả thuyết khoa học) mới… Do đó chúng ta lại có một chu trình thứ hai, thứ ba…( được biểu diễn bằng các đường nét đứt trong hình 1.2)

Trong các giai đoạn của chu trình đều cần đến sự sáng tạo nhưng có hai giai đoạn đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là đưa ra mô hình giả thuyết trừu tượng

và đưa ra các phương án thực nghiệm để kiểm chứng vì ở đây không thể dùng

tư duy lôgic mà nhờ trực giác khoa học.Việc tìm ra định luật rơi tự do (Hình

1.3) là một ví dụ điển hình của cơ chế này [12]

Hình 1.3

* Cơ chế Ơrictic

Cơ chế này đã xuất hiện đầu tiên trong nghiên cứu khoa học tự nhiên, gắn với từ “ơ - rê - ca” (tìm ra rồi) trong truyền thuyết về Acsimet

Cơ chế đƣợc bắt đầu từ việc hình thành các giả thuyết khoa học dựa trên

cơ sở phát hiện các mâu thuẫn, sai sót của các lí thuyết đã có Các sai sót này không thể giải quyết đƣợc bằng những kiến thức đã có, do đó các nhà khoa học phải đƣa ra những phỏng đoán mới, tức là phải hình thành các giả thuyết khoa học mới Lịch sử phát triển của vật lí học đã khẳng định đây là cơ chế đóng vai trò then chốt để cho vật lí học phát triển rực rỡ nhƣ ngày nay Một loạt những phát minh ra đời gắn với các suy nghĩ xảy ra theo cơ chế này nhƣ

lí thuyết sóng - hạt, thuyết lƣợng tử ,…

Sự kiện ban đầu

Mô hình giả thuyết

Cơ chế nào có thể vận dụng đƣợc để truyền thụ cho HS, cơ chế nào mang lại hiệu quả cao nhất trong dạy học sẽ đƣợc phân tích, trình bày ở các nội dung tiếp sau

1.1.3 Tư duy sáng tạo

1.1.3.1 Khái niệm

* Tƣ duy

Tƣ duy là giai đoạn cao của quá trình nhận thức đi sâu vào bản chất và phát hiện ra tính quy luật của sự vật bằng những hình thức nhƣ biểu tƣợng, khái niệm, phán đoán và suy lí [11]

+ Tƣ duy hình tƣợng (tƣ duy ngôn ngữ - lôgic)

- Dựa vào lôgic hình thức và lôgic biện chứng, có hai loại:

1.1.3.2 Tư duy sáng tạo

Tƣ duy sáng tạo là tƣ duy tạo ra cái mới, vậy tạo ra cái mới nhƣ thế nào? Bằng cách nào? Có một số quan niệm về vấn đề này

*) Dựa theo lí thuyết hoạt động của A.N.Leonchiev, có tác giả cho rằng

“Tư duy sáng tạo cần được xem như một hoạt động giải quyết vấn đề mới gồm các thành tố động cơ, hành động lôgic và hành động trực giác [11]

*) Theo tác giả Phan Dũng [6], tư duy sáng tạo là quá trình tư duy đưa người giải

- Từ không biết cách đạt đến mục đích đến biết cách đạt đến mục đích

- Từ không biết cách tối ưu đến biết cách tối ưu đạt đến mục đích, trong một số cách đã biết và ông cho rằng:

Tư duy sáng tạo và quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định được coi là tương đương về nghĩa [6]

*) Nhiều nhà tâm lí học, điển hình là J.C Guiford coi tư duy phân kì (tư duy theo chiều ngang) là tư duy sáng tạo Tư duy phân kì là khả năng đưa ra những ý tưởng độc đáo với nhiều phương án, giải quyết vấn đề

*) Theo ý kiến của Poăng - ca - rê thì “lôgic là chứng minh, còn trực giác mới là sáng tạo”

Để có thể có một định nghĩa đầy đủ về tư duy sáng tạo cũng cần bàn về

tư duy lôgic và tư duy trực giác

- Tư duy lôgic (tư duy biện giải): Ở tư duy này, tri thức đạt đến bằng cách lí luận liên tục, liên tiếp, trong đó mỗi tư tưởng tiếp theo đều xuất phát một cách lôgic từ cái có trước và là tiền đề của cái tiếp theo Tri thức đạt đến

là hiển nhiên, chắc chắn, không bắt bẻ được (Luận ba đoạn trong lôgic học thể hiện kiểu tư duy này)

- Với tư duy trực giác thì tri thức nhận được một cách nhảy vọt, đột biến, các giai đoạn của nó không thể hiện một cách minh bạch, con đường đó vẫn còn chưa được sáng tỏ ngay cả đối với chủ thể sáng tạo Tư duy trực giác thể hiện như một quy trình ngắn gọn, chớp nhoáng mà ta không thể nhận biết được sự diễn biến [14] Tuy nhiên nhiều tác giả cho rằng hai kiểu tư duy này

(mới nhìn có vẻ đối chọi nhau) lại có liên quan đến nhau Họ cho rằng khi một ai đó càng tích cực, chăm chỉ hoạt động tư duy lôgic thì khả năng trực giác lại càng nhạy bén, càng cókhả năng phát triển mạnh

Trên cơ sở phân tích các quan điểm khác nhau về tư duy sáng tạo, chúng tôi đưa ra một số nội hàm dưới đây về khái niệm tư duy sáng tạo

+ Tư duy sáng tạo là tư duy dựa trên nền tảng của tư duy lôgic và không dừng ở đó mà còn tiến theo con đường phi lôgic (trực giác)

+ Đặc trưng của tư duy sáng tạo là tính độc đáo, tính mềm dẻo, tính linh hoạt, tính nhạy cảm trong tư duy

- Tính độc đáo của tư duy là phát hiện ra những mối liên hệ mới lạ, chưa

có đối với sự vật, hiện tượng thực tiễn

- Tính mềm dẻo của tư duy là 1 khả năng thay đổi dễ dàng, nhanh chóng

về cách nhìn sự vật, hiện tượng; sử dụng phương pháp tư duy; có nhiều cách tiếp cận khác nhau khi giải quyết vấn đề cũng như cách đánh giá các ý tưởng

- Tính linh hoạt của tư duy thể hiện ở tính cách không thích làm theo khuôn mẫu, bắt chước những cái có trước

- Tính nhạy cảm của tư duy thể hiện ở sự tinh tế của các giác quan, cảm xúc, tình cảm trong khi tư duy

Bốn đặc trưng nói trên có mối liên hệ hữu cơ, bổ sung cho nhau, hỗ trợ cho nhau tạo nên tư duy sáng tạo

1.2 Dạy học sáng tạo

Vào thế kỉ thứ III, nhà toán học người Hy Lạp là Pappus ở thành phố Alexandia đặt nền móng khởi đầu cho khoa học về tư duy sáng tạo và gọi khoa học này là ơ-ris-tic (Heuristics) (Lấy từ gốc “Ơ-rê-ca”-tìm thấy rồi) Tuy nhiên vấn đề “dạy học sáng tạo” đã xuất hiện từ trước đó

Ở Trung Hoa cổ đại, Khổng Tử (479-355TCN) đã đặt vấn đề phải kích thích suy nghĩ của người học '' vật có 4 góc, bảo cho biết một góc (tức là dạy) mà không suy ra 3 góc thì không dạy nữa''

Ở phương Tây cổ đại Socrate (469-390 TCN) lại đòi hỏi ở người học phát hiện “chân lí” bằng cách đặt câu hỏi để người học tự tìm ra kết luận, ông gọi là “phép bà đỡ” giúp người học “phải tự biết lấy”

Ngày nay, các nhà khoa học ở cả lĩnh vực khoa học tự nhiên, tâm lí học, giáo dục học đã có những nghiên cứu về mối quan hệ của hai vấn đề này, các nghiên cứu này khẳng định:

** Học tập và sáng tạo không phải là hai mặt tách biệt mà là hai mặt của một quá trình gắn bó chặt chẽ với nhau Học không chỉ là “tiếp thu” kinh nghiệm đã có của nhân loại mà là “sáng tạo lại” cho bản thân mình [8]

** Khi nói tới các hoạt động sáng tạo trong dạy học là muốn nói tới các hoạt động mang đậm bản chất của phương pháp sáng tạo trong nghiên cứu khoa học [7] (Nhà vật lí học nổi tiếng người Nga là Kapitxa đã từng nói là trong từng đứa trẻ đã có sẵn một Niutơn, Faraday Dạy học phải tìm cách để cho các nhà bác học đó sống dậy trong các em) Để dạy học sáng tạo đạt hiệu quả, cần thiết phải phân tích những sự tương đồng cũng như những khác biệt của nhà nghiên cứu và của học sinh

1.2.1 Sự tương đồng và khác biệt giữa sáng tạo của nhà nghiên cứu và sáng tạo của học sinh

- Hạnh phúc khi thành công (Ơ-rê-ca)

1.2.1.2 Sự khác biệt cơ bản

* Đối với nhà nghiên cứu

- Là người đã trưởng thành về mặt sáng tạo, có khả năng độc lập, tự chủ hoàn toàn trong nghiên cứu (một mình hoặc trong nhóm nghiên cứu)

- Sản phẩm sáng tạo của họ không những thỏa mãn nhu cầu nhận thức của họ mà đều trở thành sản phẩm trí tuệ có giá trị, thúc đẩy sự phát triển của nhân loại

- Đối với nhà nghiên cứu thì sản phẩm cuối cùng của sự sáng tạo mới là quan trọng, họ không quan trọng hóa vấn đề làm thế nào để có sản phẩm đó (trong lịch sử của ngành vật lí học, có nhiều phát hiện mang tính chất tình cờ,

vô tình)

* Đối với học sinh

- Là người chưa trưởng thành cả về thể chất, tâm lí Sự sáng tạo của họ chỉ mang tính tập dượt sáng tạo, sáng tạo lại; họ được dạy để sáng tạo

- Sản phẩm sáng tạo của họ chỉ là “mới” đối với bản thân họ (người khác, thầy giáo đã biết), do đó chỉ có giá trị với chính họ và bạn bè chưa biết

- Vì vậy, sản phẩm sáng tạo không có giá trị bằng con đường, cách thức tìm ra sản phẩm đó (trong cuộc đời học sinh, họ có thể đưa ra rất nhiều sản phẩm và cũng nhanh chóng quên đi, nhưng con đường, cách thức tìm ra các kết quả đó sẽ đọng lại, dần dần sẽ hình thành nên cái mà chúng ta quan tâm - năng lực sáng tạo Đây là điều mà giáo viên cần quan tâm và đây cũng là bản chất sâu sắc nhất của dạy học sáng tạo: Dạy học sáng tạo đồng nghĩa với việc khơi dậy, kích thích tiềm năng sáng tạo ở trong mỗi học sinh [14]

1.2.2 Bồi dưỡng năng lực sáng tạo (NLST) trong dạy học vật lí

Vấn đề bồi dưỡng các năng lực cho học sinh trong dạy học hiện nay trở lên cấp bách hơn lúc nào hết do việc chưa bắt kịp các tiến bộ trong giáo dục

và đào tạo trên thế giới, trong đó có cả việc bồi dưỡng NLST cho học sinh trong dạy học vật lí

Chúng ta cần trả lời một loạt các câu hỏi

1 NLST là gì? NLST của học sinh trong học tập bao gồm những nội hàm nào?

2 Dạy học có thực sự bồi dưỡng được NLST không?

3 Các biện pháp, các kĩ thuật để bồi dưỡng năng lực này là gì?

Trong phần này chúng ta cần phân tích, trả lời các câu hỏi đó

1.2.2.1 Năng lực sáng tạo

* Khái niệm NLST (Creation kompetency) được định nghĩa là "khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất, tinh thần, tìm ra kiến thức mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới" [11]

Như vậy nội hàm của NLST lúc này cũng đồng thời là sản phẩm của hoạt động sáng tạo, bao gồm:

- Kiến thức (tri thức) mới;

- Giải pháp mới

- Công cụ mới

- Vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới

* Trong dạy học vật lí ở trường PT,với quy định hệ thống kiến thức đã được ban hành và được cụ thể hóa trong SGK thì 3 sản phẩn còn lại thường xuyên xuất hiện, chúng ta sẽ minh họa điều này

** Trong giải pháp mới

Ví dụ: Khi nghiên cứu đề tài “Định luật bảo toàn động lượng” Hs được yêu cầu giải quyết bài toán như sau:

“Thuyền có chuyển động không nếu liên tục ném các viên đá ra khỏi thuyền? Có thể coi hệ thống này là một động cơ phản lực không và nếu được thì hãy đề ra các phương án để nâng cao vận tốc của động cơ này

Đây là bài toán đơn giản nhưng lại chứa đựng những ý tưởng sáng tạo có giá trị

Sau khi ném viên đá đầu tiên, vận tốc của thuyền sẽ là:

(M là khối lượng của thuyền, các viên đá và người ném; m là khối lượng của từng viên đá, v là vận tốc của viên đá)

Muốn tăng thì dựa trên biểu thức sẽ có hai con đường:

Phương án 2: Các thùng chứa nhiên liệu này cũng được làm từ nhiên liệu rắn và cùng tham gia vào quá trình tăng vận tốc cho con tàu (trong thực tế đã

có những nghiên cứu về vấn đề này)

** Tạo ra công cụ mới

Ví dụ 1: Khi chế tạo máy bay, các nhà thiết kế cần phải biết thân máy bay có thể chịu đựng được vận tốc tối đa là bao nhiêu mà không bị rung, bị

vỡ Hãy đề xuất phương án để tiến hành các thử nghiệm này?

Học sinh có thể đề xuất tạo ra một phòng hình ống trụ to có thể chứa được máy bay Sau đó thổi khí vào ống trụ đó và tăng dần vận tốc của luồng khí thổi vào

(Công cụ này được gọi là phòng khí động học và là bộ phận không thể thiếu trong các nhà máy chế tạo máy bay)

mv V

M m

 



V

Ví dụ 2: Hãy thiết kế một nhà ga để khi đoàn tàu đến nhà ga, không cần dừng lại mà hành khách vẫn có thể bước ra khỏi tàu?

HS có thể đề xuất tạo ra các sân ga có thể chuyển động cùng vận tốc, cùng chiều với tàu Khi hành khách bước ra hết sân ga này sẽ dừng lại

Ví dụ 3: Khi nghiên cứu đề tài “Định luật bảo toàn động lượng” yêu cầu

HS chế tạo ra một thiết bị mà các bộ phận trong thiết bị đó có thể dịch chuyển ngược chiều nhau

Học sinh có thể đề xuất phương án như sau:

Đặt một tấm bìa cứng lên các ống tròn (ống nhựa) Trên tấm bìa đặt một

xe ô tô đồ chơi của trẻ em Khi ô tô chuyển động thì tấm bìa sẽ dịch chuyển theo chiều ngược lại

** Vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới

Đây là nội hàm thường xuyên được sử dụng trong dạy học vật lí và cũng

là nội hàm (sản phẩm) dễ dàng đạt được nhất

Ví dụ 1: Trong một buổi đưa học sinh đi trải nghiệm ở ngoài tự nhiên, chúng ta có thể yêu cầu học sinh thiết kế phương án để tính vận tốc nước của một dòng sông

1.2.2.2 Các biện pháp, các kĩ thuật để bồi dưỡng NLST trong dạy học vật lí

- Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới:

Tố chức quá trình nhận thức vật lí theo chu trình sáng tạo sẽ giúp cho học sinh trên con đường hoạt động nhận thức biết được: Chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra kiến thức mới, giải pháp mới Việc tập trung trí lực vào chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo có hiệu quả, rèn luyện cho tư duy trực giác biện chứng nhạy bén phong phú Theo quan điểm hoạt động, quá trình vật lí được xây dựng từ dễ đến khó, phù hợp với trình độ học sinh, tận dụng kinh nghiệm sống hàng ngày của họ,

tạo điều kiện cho họ có cơ hội đề xuất ra được những ý kiến mới mẻ có ý nghĩa, làm cho họ thấy được hoạt động sáng tạo là hoạt động có thể thực hiện được thường xuyên nếu có sự cố gắng nhất định Cần phải tổ chức quá trình dạy học theo kiểu giải quyết vấn đề mới có thể rèn luyện cho học sinh năng lực sáng tạo

- Luyện tập khả năng phỏng đoán, nêu giả thuyết (giả thuyết là một câu trả lời dự đoán có căn cứ nhưng không chắc chắn) Việc đưa ra dự đoán thường dựa vào trực giác

- Lập luận, đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết dự đoán: Muốn kiểm tra xem giả thuyết dự đoán có phù hợp hay không, ta phải xem dự đoán có biểu hiện trong thực tế như thế nào, có dấu hiệu nào đó có thể quan sát được Nghĩa là từ một dự đoán mô hình 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 từ suy luận có phù hợp với thí nghiệm không Vấn đề đòi hỏi sáng tạo ở đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được Để

có thể đề ra được một phương án thí nghiệm kiểm tra, không những phải huy động những kiến thức vật lí đã có mà còn cả những hiểu biết đã có trong dời sống hàng ngày cũng như trong các môn học khác

- Sử dụng các bài tập sáng tạo:

Đặc điểm:

+ Dựa vào các quy luật, hiện tượng vật lí mà học sinh đã được học

+ Chưa có những chỉ dẫn trực tiếp hoặc gián tiếp cần sử dụng kiến thức

cụ thể nào

+ Nguyên tắc giải là những điều mới mẻ chưa có, không thể suy ra logictừ những kiến thức đã học (tuy nhiên những nguyên tắc đó lại chứa đựng trong điều kiện bài toán, không đánh đố)

Phân loại:

+ Bài tập nghiên cứu: Trả lời câu hỏi tại sao?

+ Bài tập thiết kế chế tạo: Trả lời câu hỏi làm thế nào?

1.3 Những nội dung của lí thuyết “Sáng tạo” và “Dạy học sáng tạo” sử dụng trong dạy học đề tài: “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT

Phân tích những nội dung cơ bản về một khái niệm “Sáng tạo” và “Dạy học sáng tạo” ở trên chúng tôi khẳng định

1 Hoàn toàn có khả năng hình thành cho học sinh những thành tố cơ bản của lí thuyết sáng tạo, điển hình nhất là:

+ Khái niệm sáng tạo

1.3.1 Sử dụng các bài tập sáng tạo (BTST) nhằm hình thành và khuyến khích các ý tưởng sáng tạo

Theo Radumovxki, dù là BTSTthì chúng cũng phải dựa trên các hiện tượng, quy luật vật lí mà học sinh đã có, đã biết, không được mang tính đánh

đố học sinh

Những khía cạnh phân biệt giữa bài tập (thông thường) và BTST được chỉ ra như sau:

Bài tập thông thường Bài tập sáng tạo

- Việc xác định áp dụng kiến thức vào

hầu như đã rõ ràng

- Dạng bài tập thường theo khuôn

mẫu nhất định, tình huống quen

thuộc, có tính tái hiện

- Có algorit giải

- Không yêu cầu khả năng đề xuất

đánh giá kết quả

- Chưa có những chỉ dẫn trực tiếp hoặc gián tiếp cần sử dụng kiến thức

- Yêu cầu đánh giá kết quả

Radumovxki cũng chia BTST thành hai loại: Bài tập nghiên cứu (trả lời câu hỏi tại sao) và bài tập thiết kế, chế tạo (làm như thế nào)

Đã có những luận án tiến sĩ và luận văn thạc sĩ nghiên cứu việc xây dựng

và sử dụng BTST trong dạy học vật lí Tuy nhiên chưa có công trình nào chỉ

ra vai trò cơ bản của BTST là gì?

Trong những lí luận về bài tập vật lí, vai trò của bài tập vật lí là để HS luyện tập vận dụng kiến thức đã học vào các tình huống cụ thể mà phần nhiều

các tình huống này là giả định, phi ngữ cảnh Ngoài ra bài tập vật lí còn giúp khắc sâu kiến thức, hệ thống kiến thức và có nhiều bài tập còn có tác dụng mở rộng, làm sâu sắc kiến thức

Chúng tôi cho rằng BTST, khác hẳn các bài tập thông thường, thể hiện bản chất của BTST, cụ thể:

1 Các BTST gắn chặt với tình huống thực tế, có ngữ cảnh hóa

2 Kết quả thu được từ lời giải là những điều hoàn toàn mới mẻ, chưa có sẵn (kiến thức mới, phương pháp giải mới, kiểu tư duy mới- tư duy sáng tạo)

3 Kết quả thu được từ các BTST thường xuyên gắn với các ý tưởng mới lạ Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi sử dụng BTST nhằm mục đích hình thành và khuyến khích các ý tưởng sáng tạo, là điểm khởi đầu cho hoạt động sáng tạo

1.3.2 Sử dụng nguyên lí về tính chu trình để hình thành cho học sinh cơ chế sáng tạo

Ở trên chúng tôi đã trình bày 3 cơ chế thường xuyên xuất hiện trong hoạt động sáng tạo các khoa học tự nhiên gồm:

Ngoài ra, khi nghiên cứu về lịch sử phát triển của khoa học vật lí chúng

ta nhận thấy các phát minh trong khoa học này chủ yếu liên quan đến cơ chế Algorit

Với những nhận định đó, chúng tôi sẽ sử dụng cơ chế cơ chế Algorit

- Chu trình sáng tạo khoa học vào thiết kế các bài học nhằm mục đích hình thành ở học sinh con đường cơ bản mà các nhà vật lí đã tìm ra các quy luật, định luật vật lí

1.3.2.1 Khái niệm “nguyên lý về tính chu trình”

Sự ra đời của khái niệm này gắn liền với sự bùng nổ tri thức của nhân loại trong giai đoạn hiện nay Thật vậy, trong các điều kiện hiện đại, khối lượng kiến thức cần cho một con người tăng nhanh không ngừng, do đó không thể chỉ trông chờ vào việc lĩnh hội một khối lượng các sự kiện nhất định mà cần phải mở rộng hơn bản thân khái niệm nội dung dạy học Nội dung này cần thiết kế ở trình độ cao hơn của tư duy học sinh, giúp họ có khả năng định hướng được trong các dòng thông tin khổng lồ, giúp cho họ có khả năng nhìn thấy cái cơ bản, cái then chốt, phát triển tư duy sáng tạo ở họ Điều

đó có thể thực hiện được nếu chú ý đến nguyên lý về tính chu trình để xây dựng nội dung và cấu trúc của sách giáo khoa, chú ý đến các giai đoạn của quá trình hoạt động nhận thức các quy luật vật lí, đến quá trình hoạt động nhận thức của học sinh khi nghiên cứu vật lí [12] Như vậy, vấn đề ứng dụng nguyên lí về tính chu trình trong dạy học vậy lí liên quan đến ba khía cạnh:

- Chu trình sáng tạo khoa học

- Quá trình hoạt động nhận thức của học sinh trong học tập vật lí

- Nội dung và cấu trúc của sách giáo khoa vật lí phổ thông

Liên quan đến luận văn, sau đây chúng tôi sẽ phân tích hai khía cạnh đầu tiên:

* Chu trình sáng tạo khoa học

Chu trình sáng tạo khoa học là cách nối tắt của cụm từ “chu trình sáng tạo khoa học tự nhiên” (vì có các khoa học khác không tuân theo chu trình này) do viện sĩ Nga Razumovxki trình bày trong cuốn “phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy vật lí” [12]

Sơ đồ mô tả chu trình sáng tạo khoa học trong một số tài liệu có hình thức không giống nhau (Hình 1.1; Hình 1.2; Hình 1.3)

Các sự kiện

xuất phát

Hình 1.5

Thực nghiệm

Hình 1.4

Mô hình Giả định trừu tƣợng

Hệ quả logic

Thực nghiệm kiểm tra

Những sự kiện xuất phát

Các hệ quả logic

Mô hình giả định trừu tƣợng

Những sự kiện khởi đâu Thí nghiệm kiểm tra

sơ đồ nhận thức của Lênin “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, rồi

từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn…” và trên cơ sở khái quát hóa nhưng lời phát biểu giống nhau của các nhà vật lí nổi tiếng trên thế giới

Chu trình bắt đầu bằng việc khái quát những sự kiện xuất phát, đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng (có tính chất như một giả thuyết), từ mô hình dẫn đến việc rút ra những quan hệ lí thuyết, và cuối cùng kiểm tra các hệ quả đó bằng thực nghiệm

Nếu những kết quả thực nghiệm khẳng định những hệ quả đó thì mô hình giả thuyết đó được xác nhận là đúng đắn và trở thành chân lí

Nếu lại xuất hiện những sự kiện thực nghiệm mới không nằm trong khuôn khổ của học thuyết đó thì sẽ dẫn đến việc xem xét lại học thuyết, chỉnh sửa hoặc phải thay thế bằng học thuyết khác Một chu trình mới lại xuất hiện (nó được thể hiện ở các đường trứng nhện ở hình 1.5 và hình 1.6) Như vậy, chu trình không khép kín mà được mở rộng dần, làm giàu thêm cho kiến thức khoa học Có thể lấy lịch sử ra đời và phát triển của bộ môn Cơ học cổ điển,

cơ học lượng tử và cơ học tương đối tính để khẳng định tính đúng đắn của chu trình sáng tạo khoa học này

* Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí

Sau khi đưa ra chu trình sáng tạo khoa học tự nhiên như trên, Razumovxki cho rằng dạy học Vật lí sẽ đạt hiệu quả cao trong việc phát triển

tư duy của học sinh, đặc biệt sẽ hình thành và phát triển tốt năng lực sáng tạo nếu đặt học sinh vào tâm thế của “người nghiên cứu” Như vậy, hoạt động nhận thức của học sinh trong học tập vật lí cần bao gồm các giai đoạn như sơ

đồ sau: Hình 1.7

Hình 1.7 Các giai đoạn hoạt động nhận thức của học sinh trong quá

trình hoạt động học tập vật lí

Hoạt động này bắt đầu bằng việc phân tích các sự kiện mang tính xuất phát điểm mà học sinh có được bằng con đường tri giác trực tiếp các đối tượng và hiện tượng vật lí thực thông qua các thí nghiệm, qua mô tả các thí nghiệm lịch sử cũng như những điều hiểu biết đã có của học sinh về vấn đề nghiên cứu

Tiếp theo, từ kết quả phân tích các đối tượng và hiện tượng sẽ dẫn học sinh đến việc trừu tượng hóa hay “mô hình”, tức là các quy luật vật lí mới phản ánh bản chấtcủa hiện tượng, các mối quan hệ cơ bản (được thể hiện trong các khái niệm, hệ khái niệm (định luật); nhóm các định luật tạo nên hạt nhân của một học thuyết) Chẳng hạn, mọi mối liên hệ, tính chất, hiện tượng đối với chuyển động của vật vĩ mô được khái quát trong các định luật Niutơn; còn mọi bản chất của các sự kiện thực nghiệmvà định luật của điện từ trường đều được gói gọn trong hệ phương trình Mascxoen Giai đoạn “tư duy trừu tượng” được bắt đầu như vậy

Tiếp đến “mô hình” trừu tượng (định luật, học thuyết) được sử dụng để giải thích, chứng minh, ứng dụng thực tiễn các hiện tượng cụ thể, lúc này sẽ thu được các kết luận hoặc các hệ quả như là kết quả của việc áp dụng mô

Mô hình

Thực nghiệm

Sự kiện

Hệ quả

hình, các hệ quả toán học, đồ thị, các thí nghiệm bổ sung, các lập luận logic Chu trình nhận thức được kết thúc bằng sự khái quát mới đối với một lĩnh vực khách thể, đối với các đối tượng và hiện tượng vật lí thực (trong sơ

đồ, “thực nghiệm” được hiểu theo nghĩa rộng, không chỉ là sự khẳng định kết quả lí thuyết và các thí nghiệm mà còn là sự áp dụng thực tiễn nói chung của các kết luận vào các hình thức dạy học khác nhau, hoạt động lao động, hoạt động học tập – sản xuất cũng như trong cuộc sống của học sinh)

Khi sử dụng chu trình sáng tạo khoa học vào dạy học, cần đặc biệt chú ý đến hai vấn đề đặc biệt sau đây:

- Nếu việc rút ra được hệ quả logic từ mô hình trừu tượng vai trò của tư duy logic đóng vai trò chính (tư duy diễn ra từ từ theo các bước kế tiếp nhau) thì ở giai đoạn đề xuất mô hìnhtrừu tượng và kiểm tra bằng thực nghiệmtư duy trực giác, sự phỏng đoán lại đóng vai trò quyết định Như vậy ở hai giai đoạn này đòi hỏi sự sáng tạo khoa học cao nhất

- Về nguyên tắc có thể thiết kế quá trình dạy học có đầy đủ các giai đoạn của chu trình sáng tạo khoa học Tuy nhiên, trong khuôn khổ của một tiết học, trong nhiều trường hợp lại không cho phép thiết kế một quá trình dạy học để học sinh có thể ''khám phá lại'' các định luật vật lí Nhưng ta hoàn toàn có thể tạo ra khả năng để học sinh "sống cùng" với các phát minh khoa học, để họ hiểu vai trò và vị trí của các thành tố của chu trình sáng tạo: ý nghĩa của các

sự kiện mở đầu, vai trò phát hiện của lý thuyết, tầm quan trọng của việc kiểm tra các hệ quả lý thuyết bằng thực nghiệm Điều đó đáp ứng cho sự phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

- Nội dung các giai đoạn của chu trình sáng tạo của nhà vật lý và của giáo viên tạo ra vào dạy học một kiến thức vật lý cụ thể cũng không nhất thiết phải như nhau, nói cách khác chu trình nhận thức của học sinh là sự mô phỏng hoạt động sáng tạo của nhà vật lí Có thể so sánh hai chu trình dưới đây

về quá trình nghiên cứu về sự rơi tự do của Galilê và của giáo viên:

Sự kiện xuất

phát

Các vật chạm đất đồng thời Chuyển động của vật trên mặt

phẳng nghiêng với các góc khác nhau

khoa học

Sự rơi là chuyển động nhanh dần đều ( v tỉ lệ với t)

Rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều

tỉ lệ với t2

Hiệu đường đi của vật trong hai khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp tỉ lệ với bình phương của khoảng thời gian

đó (l tỉ lệ với t2

) Thực nghiệm

kiểm chứng

Chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

Đồng hồ rung

Như vậy từ một giả thuyết khoa học có thể suy ra rất nhiều các hệ quả khác nhau Trong dạy học, cần chú ý đến khả năng sử dụng trang thiết bị có thể mà sử dụng “hệ quả” nào cho phù hợp, hiệu quả trong giai đoạn “ thực nghiệm kiểm chứng”

1.3.3 Sử dụng dạy học GQVĐ để luyện tập phỏng đoán, xây dựng giả thuyết, đề xuất các phương án kiểm tra giả thuyết

1.3.3.1 Dạy học GQVĐ

Dạy học GQVĐ là một phương pháp dạy học ra đời rất sớm và cho đến ngày nay nó có rất nhiều tên gọi khác nhau, như dạy học nêu vấn đề, dạy học đặt và GĐVĐ, dạy học phát hiện và GĐVĐ

Theo tác giả Nguyễn Cảnh Toàn [15], dạy học GQVĐ có 3 đặc trưng cơ bản:

1 Xuất phát từ tình huống có vấn đề (hay là tình huống vấn đề)

2 Dạy học theo phương pháp GĐVĐ được chia thành những “thao tác”,

“giai đoạn” có tính mục đích chuyên biệt Có nhiều cách chia thành các giai đoạn nhưng về cơ bản nội hàm của các giai đoạn khá tương đồng nhau Ví dụ John Dewey đưa ra 5 giai đoạn mà người học phải tự thực hiện dưới sự hỗ trợ của thầy:

- Tìm hiểu vấn đề

- Xác định vấn đề

- Đưa ra giả thuyết khác nhau để GQVĐ

- Xem xét hệ quả của từng giả thuyết dưới ánh sáng của những kinh nghiệm trước đây;

* Vấn đề học tập:

Vấn đề học tập xuất phát từ bản chất nội dung và hoạt động của người học, liên quan chủ yếu đến nội dung và nhiệm vụ học tập

“Vấn đề học tập là một trong những hình thức biểu đạt nội dung học tập,

có tính tiềm ẩn (chưa hoàn toàn rõ và công khai) đòi hỏi người học phải tiến hành nhận thức và hành động theo lối tìm tòi, suy nghĩ thì mới xác định được cách GQVĐ và từ kết quả của việc GQVĐ người học mới lĩnh hội được nội

dung học tập ẩn chứa sau vấn đề (trong dạy học truyền thống nội dung học tập thường được biểu đạt công khai, trực tiếp dưới hình thức công thức, định nghĩa, định lí… còn trong dạy học hiện đại trong đó có dạy học GQVĐ thì nội dung học tập căn bản được biểu đạt thành hệ thống vấn đề mà người học phải giải quyết, nếu giải quyết đúng thì mới lĩnh hội được nội dung đó

Như thế, mặc dù có những đặc trưng khác biệt nhưng cả hai vấn đề đều

có một điểm chung là bản chất hoạt động nhận thức Có thể quan niệm là trong dạy học GQVĐ người ta đã đưa vấn đề học tập tiệm cận tới vấn đề khoa học Đây cũng là lí do để cho chúng tôi sử dụng phương pháp dạy học GQVĐ

để hình thành và rèn luyện cho học sinh những thao tác cơ bản, điển hình của nhà nghiên cứu khoa học, chủ nhân của các sáng tạo khoa học

1.4 Thực trạng của việc vận dụng lí thuyết sáng tạo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

Sản phẩm của giáo dục là năng lực và chất lượng nguồn lực tương lai của đất nước nên việc đào tạo nguồn nhân lực có khả năng tư duy sáng tạo là rất quan trọng Nhiều quan điểm cho rằng, chỉ cần đầu tư, đào tạo những nhân tài đang sáng chế ra những sản phẩm phục vụ cho đất nước, đa số họ là những người có năng lực bẩm sinh Tuy nhiên, số đó là rất ít, để phát triển nguồn lực sáng tạo ta cần phát triển một cách đồng bộ ở nhiều mức độ khác nhau, một người nông dân cũng có thể sáng tạo trong công việc của mình để đem lại nhiều sản phẩm, đem lại sản phẩm có chất lượng Qua điều tra, đối tượng là

32 GV giảng dạy Vật lí ở 4 trường THPT Lê Văn Thịnh, THPT Gia Bình 1, THPT Lương Tài 1 và THPT Lương Tài 2 Chúng tôi thu được kết quả sau: + 80% giáo viên chưa thực sự hiểu rõ, còn mơ hồ về lý thuyết sáng tạo

và nội hàm của lý thuyết sáng tạo Nó được coi là khá mới mẻ do đó để sử dụng lý thuyết sáng tạo để phát triển NLST của học sinh trong dạy học gặp rất nhiều khó khăn