Để góp phần thực hiện được mục tiêu của chương trình, sách giáo khoa môn Vật lí phổ thông mới sau năm 2018. Bài viết trình bày một biện pháp dạy học ở môn Vật lí phổ thông “Dạy học theo con đường sáng chế” nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho HS.
Trang 1UED Journal of Social Sciences, Humanities & Education – ISSN 1859 - 4603 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC
* Liên hệ tác giả
Nguyễn Văn Giang
Trường Cao đẳng Cộng đồng Kon Tum, tỉnh Kon Tum
Email: vangiang.c36@moet.edu.vn
Nhận bài:
11 – 05 – 2018
Chấp nhận đăng:
27 – 08 – 2018
http://jshe.ued.udn.vn/
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC SÁNG TẠO THEO CON ĐƯỜNG SÁNG CHẾ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
Nguyễn Văn Giang
Tóm tắt: Để góp phần thực hiện được mục tiêu của chương trình, sách giáo khoa môn Vật lí phổ thông
mới sau năm 2018, nhiệm vụ căn bản của mỗi giáo viên (GV) dạy Vật lí phổ thông là phải thật sự đổi mới hình thức, phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá nhằm hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực, đặc biệt là lực năng sáng tạo của học sinh (HS) Bài báo trình bày một biện pháp dạy học ở môn Vật
lí phổ thông “Dạy học theo con đường sáng chế” nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho HS
Từ khóa:dạy học; năng lực; sáng tạo; sáng chế; Vật lí
1 Mở đầu
Theo Chương trình Giáo dục phổ thông mới sẽ
được áp dụng từ năm học 2019-2020, ở cấp THCS môn
Vật lí hiện nay được tích hợp trong môn bắt buộc là
môn Khoa học tự nhiên (KHTN), còn ở bậc THPT vẫn
là môn Vật lí (môn tự chọn) Mục tiêu mới trọng tâm
của môn Vật lí phổ thông là hình thành và phát triển
phẩm chất, năng lực, đặc biệt là năng lực sáng tạo của
học sinh (HS)
Để HS đạt được mục tiêu mới của Chương trình
môn Vật lí ở phổ thông, điều căn bản nhất là giáo viên
(GV) phải có khả năng thiết kế và tổ chức các hình thức
hoạt động nhận thức (HĐNT) sáng tạo cho HS (như
hoạt động giải quyết vấn đề trên lớp, hoạt động ngoại
khóa, trải nghiệm sáng tạo, thực hiện đề án khoa học,
khởi nghiệp, ) [1] HĐNT sáng tạo của HS trong học
tập Vật lí ở trường phổ thông có những đặc điểm cơ
bản, đó là: sáng tạo lại cái mà loài người đã biết; thực
chất của sự sáng tạo là tập dượt sáng tạo; cái cần đạt
được trong HĐNT của HS không chỉ là kiến thức, kĩ
năng mới mà quan trọng hơn là hình thành ở các em
phẩm chất và năng lực sáng tạo [3] Hoạt động sáng tạo
trong sáng chế có nhiều cơ hội tổ chức cho HS, nhất là
HS THCS, vì hầu hết kiến thức vật lí ở THCS cũng đòi hỏi có ứng dụng vào thực tiễn, mà ứng dụng là phải sáng chế ra một dụng cụ, thiết bị mới để làm được một việc cụ thể nào đó trong thực tiễn
Năng lực sáng tạo của HS trong HĐNT là năng lực phát hiện và tìm ra vấn đề, nhiệm vụ mới; đề xuất phương án, ý tưởng mới về cách giải quyết vấn đề, nhiệm mới đó; vận dụng kiến thức, kinh nghiệm đã có
để thực hiện các phương án, ý tưởng nhằm phát minh lại những kiến thức mà nhân loại đã có hoặc sáng chế lại (có thể sáng chế mới) các thiết bị, máy móc có thể sử dụng vào trong thực tiễn
2.1 Các con đường nhận thức sáng tạo
Theo các nhà khoa học giáo dục, biện pháp có hiệu quả nhất để phát triển năng lực sáng tạo của HS trong học tập là GV phỏng theo con đường nhận thức sáng tạo của nhà khoa học để tổ chức HĐNT cho HS Trong khoa học vật lí có hai con đường nhận thức sáng tạo đó
là phát minh và sáng chế
trong tự nhiên nhưng trước đây người ta chưa biết Ví dụ các định luật khoa học vật lí như định luật
Acsimet, các định Niutơn, định luật Ôm, Jun-Lenxơ, Faraday, là các phát minh Hoạt động nhận thức sáng tạo theo con đường phát minh có đặc điểm cơ bản đó là: đối tượng nhận thức là một vấn đề (một mâu thuẫn) về
Trang 2một sự vật, hiện tượng hay quá trình vật lí xảy ra trong
tự nhiên mà chưa tìm ra một quy luật, nguyên tắc vật lí
nào giải quyết được Để giải quyết vấn đề này, đầu tiên
nhà phát minh phải đề xuất giả thuyết, rồi từ giả thuyết
đó, dùng suy luận lô-gic rút ra hệ quả có thể kiểm tra
được bằng thực nghiệm Nếu kết quả thực nghiệm phù
hợp với hệ quả thì giả thuyết đó trở thành một chân lí
khoa học (một khái niệm, định luật hay thuyết vật lí)
Chân lí khoa học đó chính là sản phẩm của hoạt động
sáng tạo bằng con đường phát minh [4]
2.1.2 Sáng chế là đưa ra cái, trước đây chưa
có con người thì chưa có Ví dụ sáng chế ra các
loại máy mới, bóng đèn điện, ô tô, điện thoại, ti vi, chiếc
bàn, chiếc ghế mới, đầu tiên Sáng chế hiểu theo nghĩa
pháp lí là giải pháp kĩ thuật có tính mới, khác cơ bản với
cái đã biết, đem lại lợi ích Nhận thức sáng tạo theo con
đường sáng chế có các đặc điểm cơ bản, đó là:
+ Đối tượng nhận thức: thường là một nhiệm vụ kĩ
thuật đặt ra cần phải nghiên cứu, giải quyết
+ Hình thành ý tưởng Để hình thành ý tưởng, người
sáng chế phải trải qua một quá trình vận dụng tổng hợp
các loại kiến thức (cả kiến thức cơ bản và kiến thức kĩ
thuật), nhiều kinh nghiệm đã có Ý tưởng đó thường được
thể hiện bằng các sơ đồ thiết kế bằng hình vẽ
+ Chu trình nhận thức: Không có tính khép kín Vì
mỗi thiết bị có nhiều nhiệm vụ khác nhau Tuy nhiên,
một nhiệm vụ có thể có nhiều phương án thiết kế khác
nhau (dựa trên một phát minh đã có)
+ Sản phẩm của hoạt động sáng chế: là các thiết bị,
máy móc, một thành phẩm vật chất, một công cụ hay
vật dụng được sản xuất để sử dụng trong thực tiễn Sản
phẩm này bằng chính sự nội lực của người sáng chế sản
xuất ra mà trước đây chưa có trong thực tiễn Ngoài giá
trị về vật chất, sản phẩm mới tạo ra còn chứa đựng yếu
tố sáng tạo về mặt tư duy của người sáng chế Do vậy,
từ ý tưởng ban đầu đến khi đưa ra sản phẩm có khi phải
làm đi làm lại nhiều lần và có khi bị thất bại
+ Về thời gian tồn tại của sản phẩm: Có thể tiêu
vong theo sự tiến bộ của khoa học và công nghệ
Dạy học theo con đường phát minh và con đường
sáng chế đều rất quan trọng để phát triển năng lực sáng
tạo của HS Tuy nhiên, về mặt lí luận và thực tiễn dạy
học Vật lí ở trường phổ thông hiện nay chỉ chú trọng
nhiều đến tổ chức HĐNT sáng tạo cho HS theo con
đường phát minh khoa học (chính là áp dụng phương
pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí) Còn dạy cho
HS HĐNT sáng tạo theo con đường sáng chế thì chưa được chú ý, mà thường coi việc này là nhiệm vụ của môn Công nghệ (ở phần Kĩ thuật công nghiệp) Thực tiễn dạy cho thấy, dạy học sáng tạo theo con đường sáng chế có nhiều cơ hội hơn dạy học sáng tạo theo con đường phát minh Vì hầu hết các kiến thức vật lí ở trường phổ thông (nhất là ở bậc THCS) đều có ứng dụng Mà ứng dụng là phải sáng chế ra một dụng cụ, thiết bị (hay bộ phận của thiết bị) mới để làm được một việc cụ thể nào đó trong thực tiễn Việc ứng dụng kiến thức ở đây có thể hiểu là tìm ra giải pháp để nâng cao hiệu quả các kiến thức vật lí để có thể sử dụng vào trong thực tiễn Do vậy, HĐNT sáng tạo theo con đường sáng chế phù hợp hơn với trình độ năng lực của HS, tận dụng được nhiều kinh nghiệm thực tiễn của HS Dạy học theo con đường sáng chế, HS còn có nhiều cơ hội thực hiện các loại bài tập sáng chế, còn dạy học theo con đường phát minh thì HS ít hoặc không có cơ hội để làm các bài tập phát minh Đặc biệt là trong kỉ nguyên của Cuộc cách mạng 4.0 hiện nay, phải dạy HS có khả năng ứng dụng các kiến thức vật lí vào lĩnh vực kĩ thuật và công nghệ mới (nhất là tự động hoá)
Tuy nhiên, khi tổ chức cho HS thực hiện HĐNT sáng tạo theo con đường sáng chế GV cần xem xét kĩ sự khác biệt giữa quá trình HĐNT sáng tạo của HS với quá trình sáng tạo của nhà khoa học gồm những vấn đề sau:
- Về nội dung: Nhà khoa học phải chế tạo ra thiết bị
mới trước đó nhân loại chưa có, còn HS thì dưới sự tổ chức, hướng dẫn của GV, các em chủ yếu tìm cách thiết
kế, chế tạo ra các thiết bị, máy móc mà nhân loại đã có (tập sáng chế lại) Tuy nhiên, cũng có trường hợp khi
HS tự sáng chế ra các thiết bị mà nhân loại chưa hề có (thực tiễn đã có nhiều sản phẩm mới thuộc lĩnh vực vật
lí - kĩ thuật của HS tham gia các cuộc thi sáng tạo)
- Về thời gian: Nhà khoa học có thời gian dài để
sáng chế và có thể làm đi làm lại nhiều lần, còn HS thì chỉ có thời gian rất ngắn trên lớp, hoặc nghiên cứu ở nhà nên chủ yếu là hình thành ý tưởng sáng chế
- Về nguyên tắc sáng chế: Nhà khoa học có thể vận
dụng rất nhiều nguyên tắc sáng chế (G.S Altshuller đã đưa ra 40 nguyên tắc cơ bản) [3] Còn HS chủ yếu chỉ tập sáng chế trong một số trường hợp đơn giản nên thường chỉ dùng một số nguyên tắc như:
Trang 3ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 8, số 3B (2018), 11-16
+ Nguyên tắc phân nhỏ: Chia đối tượng cần sáng
chế thành các phần nhỏ độc lập, làm cho đối tượng trở
nên tháo lắp được với nhau Ví dụ: để HS thiết kế các
nhà máy phát điện thì GV phải định hướng HS phân nhỏ
nhà máy thành các bộ phận thành phần chính như máy
phát điện, tuabin, cánh quạt, nồi hơi, lò đốt,
+ Nguyên tắc chứa trong: Một đối tượng được đặt
trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng
thứ 3 Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong
đối tượng khác Ví dụ, ở máy phát điện rôto thường đặt
bên trong stato; ở các nhà máy phát điện tuabin phải
được đặt trong hộp kín để khỏi văng nước ra ngoài
+ Nguyên tắc trung gian: Sử dụng đối tượng làm
bộ phận trung gian, chuyển tiếp Ví dụ: cánh quạt là bộ
phân trung gian biến đổi động năng của gió thành động
năng của rôto máy phát điện, tuabin là bộ phận trung
gian biến đổi động năng của hơi nước, của nước thành
động năng của rôto trong máy phát điện
+ Nguyên tắc tăng cường độ của một đại lượng nào
đó đến mức độ đủ lớn để có thể sử dụng được trong sản
xuất Ví dụ, để máy phát điện gió tạo ra dòng điện có
công suất sử dụng nhất định thì một trong những cách là
thiết kế cánh quạt nhẹ, hơi nghiêng so với hướng gió để
tận dụng được tối đa sức gió
+ Nguyên tắc đảm bảo sự xuất hiện liên tục của
một hiện tượng Ví dụ, để máy phát điện gió hoạt động
liên tục theo mọi hướng gió thì phải có thêm bộ phận lái
cánh quạt
+ Nguyên tắc điều khiển để hiện tượng xảy ra theo
một hướng, ở một thời điểm có lợi cho công việc mà ta
mong muốn Ví dụ, ở đập của nhà máy thủy điện phải có
hệ thống điều tiết nước vào nhà máy để điều khiển công
suất của nhà máy theo lượng nước trên đập
+ Nguyên tắc chuyển được hiệu quả của hiện tượng
xảy ra trong thiết bị ra ngoài để sử dụng Ví dụ, đối với
pin mặt trời điện năng sản xuất ban ngày được nạp vào
ắcqui để sử dụng vào ban đêm,
- Về phương tiện: Nhà khoa học có các thiết bị,
máy móc hiện đại, còn HS, trong điều kiện của trường
phổ thông chỉ có những thiết bị đơn giản HS chủ yếu
chỉ cần biết nguyên tắc sử dụng và thực hiện lắp ráp,
vận hành thiết bị (GV đã chuẩn bị) chứ không đi sâu
vào chi tiết, vật liệu kĩ thuật
2.2 Quy trình và kĩ thuật tổ chức HĐNT sáng tạo theo con đường sáng chế trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông
Thực chất của dạy học sáng tạo theo con đường sáng chế là sau khi HS học một định luật, một khái niệm, tính chất, nguyên tắc vật lí; GV giao cho HS một nhiệm vụ đòi hỏi HS phải nghiên cứu, tìm tòi, sáng tạo
để sáng chế ra một thiết bị máy móc hay một bộ phận của các thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả của hiện tượng, nguyên tắc, tính chất vật lí đã học để có thể sử dụng vào trong đời sống, sản xuất Ở đây, hiện tượng, quá trình hay định luật vật lí chi phối hoạt động của các thiết bị, máy móc đó HS đã biết dưới dạng tổng quát Trong phạm vi dạy học Vật lí ở trường phổ thông, chúng ta chỉ chú ý nhiều đến hiện tượng, quá trình vật lí chủ yếu xảy ra khi vận hành các thiết bị máy móc, mà không chú ý nhiều đến các chi tiết giải pháp kĩ thuật phức tạp nhằm nâng cao hiệu quả của thiết bị máy móc Ví dụ, để tổ chức cho HS sáng chế ra các mô hình nhà máy hay trạm phát điện (như trạm phát điện gió, nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện, điện hạt nhân, điện mặt trời, một thiết bị đưa nước từ dưới thấp lên cao mà không tốn năng lượng) thì GV chỉ yêu cầu
HS thiết kế dưới dạng các sơ đồ kết cấu (chỉ ra các cơ cấu chuyển hóa năng lượng) HS chỉ dựa vào những kiến thức về năng lượng, sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, về máy phát điện, về áp suất đã học và dựa trên những kinh nghiệm thực tế để thiết kế được cánh quạt, tuabin, sắp xếp các bộ phận chính mà HS không cần phải chú ý đến vật liệu, kích thước, của các bộ phận của nhà máy
Dựa vào quá trình hoạt động sáng tạo trong sáng chế của nhà khoa học, chúng tôi đề xuất quy trình và kĩ thuật tổ chức HĐNT sáng tạo theo con đường sáng chế trong dạy học Vật lí gồm 5 giai đọan như sau [2]:
Giai đoạn 1: Xây dựng tình huống có vấn đề, xác
định nhiệm vụ sáng chế
GV tạo tình huống có vấn đề gần với kiến thức, kinh nghiệm sống của HS bằng một trong những cách sau: kể một câu chuyện, làm một TN biểu diễn, tạo một hiện tượng vật lí xảy ra trong đời sống, kĩ thuật, yêu cầu HS trình bày một vấn đề đã học, một kinh nghiệm đã biết rồi nêu câu hỏi làm nảy sinh ở các em mâu thuẫn nhận thức tạo được nhu cầu nhận thức, những bất ngờ, hứng thú và lôi cuốn HS vào vấn đề
Trang 4cần giải quyết Từ đó HS phát hiện vấn đề cần phải
giải quyết và xác định nhiệm vụ học tập là phải nghiên
cứu sáng chế ra một thiết bị có thể ứng dụng trong đời
sống, sản xuất
Ví dụ: Dòng điện cảm ứng trong thí nghiệm rất yếu,
làm thế nào để dòng điện đó mạnh lên để đủ thắp sáng
đèn hay chạy máy? Chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất
rắn nhiều lần Điều đó liệu có thể giúp gì cho ta trong
việc phát hiện sự biến đổi nhiệt độ trong môi trường
xung quanh? Làm thế nào để đưa được nước từ dưới
dòng suối lên ruộng cao mà không cần phải tốn năng
lượng, máy móc?
Giai đoạn 2: Đề xuất ý tưởng thiết kế thiết bị cần
sáng chế
Đây là giai đoạn quan trọng nhất, đòi hỏi nhiều
sáng tạo của HS Để tổ chức cho HS sáng tạo đề xuất
được ý tưởng thiết kế một thiết bị hợp lí GV có thể
hướng dẫn HS trải qua những bước sau:
Bước 1 Xác định rõ những kiến thức (quy tắc, định
luật, ) vật lí (thường là những kiến vừa mới học) sẽ
phải sử dụng để thiết kế một kết cấu, thiết bị mới
Kĩ thuật tổ chức: GV nêu câu hỏi để HS nhớ lại con
đường chiếm lĩnh kiến thức (quy tắc, định luật) trừu
tượng, khái quát, từ đó HS có thể tìm ngược lại con
đường đi từ những quy tắc, định luật khái quát đến hiện
tượng cụ thể mà ta cần tạo ra trong thiết bị cần thiết kế
Ví dụ, để sáng chế máy phát điện chạy bằng năng lượng
gió, GV nêu câu hỏi: muốn máy phát điện hoạt động
(quay) sản xuất điện năng thì phải làm thế nào (phải
cung cấp cho nó cái gì)? HS sẽ nhớ lại: phải cung cấp
cơ năng (động năng của gió) cho máy phát điện để làm
quay rôto Điều đó sẽ định hướng cho HS đề xuất ý
tưởng sáng chế một máy phát điện chạy bằng năng
lượng gió bằng cách chuyển động năng của gió thành
động năng rôto của máy phát điện
Bước 2 Đề xuất ý tưởng thiết kế các kết cấu của
thiết bị và nêu tên, chức năng của các kết cấu tạo nên
thiết bị cần sáng chế
Kĩ thuật tổ chức: GV đưa ra một nhiệm vụ mới cụ
thể hơn (thường là một câu hỏi) để HS có thể đề xuất
được một hoặc một số bộ phận mới của thiết bị sáng
chế Ví dụ, sau khi HS đề xuất được ý tưởng sáng chế
một máy phát điện chạy bằng năng lượng gió (như đã
nêu trên), GV nêu tiếp câu hỏi: làm thế nào để biến
động năng của gió thành động năng của rôto (quay được
rôto) máy phát điện? Bằng kiến thức và kinh nghiệm thực tế, HS có thể đề xuất được một kết cấu mới là gắn chong chóng vào trục rôto máy phát điện và nêu chức năng của chong chóng là chuyển động năng của gió thành động năng của rôto Như vậy, HS đã đề xuất được
ý tưởng mới là biến chuyển động của gió thành chuyển động quay của rôto
GV hướng dẫn HS đề xuất phương án thiết kế thiết
bị cần sáng chế hiệu quả nhất Đối chiếu hiện tượng do
các định luật, quy tắc vật lí dự đoán được các hiện tượng yêu cầu thiết bị cần tạo ra để đưa ra các phương
án thiết kế thiết bị với những bộ phận đã đề xuất và chọn phương án thiết kế hợp lí nhất Ở đây, HS cần hướng dẫn HS vận dụng ngững nguyên tắc sáng chế để tìm sơ đồ thiết kế thiết bị phù hợp nhất
Nếu nhiệm vụ giải quyết quá phức tạp thì GV nên tìm cách chia thành những nhiệm vụ thành phần đơn giản hơn, cho phù hợp với trình độ của HS
Giai đoạn 3: Vẽ sơ đồ thiết kế thiết bị
Kĩ thuật tổ chức: Dựa vào ý tưởng thiết kế thiết bị
đã chọn, GV hướng dẫn HS vẽ sơ đồ thiết kế có các bộ phận chính đã chọn, sắp xếp theo một cách thích hợp
Để rèn cho HS kĩ năng này cần thực hiện theo trình
tự sau:
+ Thứ nhất, phải rèn cho HS xây dựng những kí hiệu, những hình vẽ phác thảo để thể hiện ý tưởng thiết
kế của mình Các yêu cầu của hình vẽ phác thảo là phải thể hiện được kết cấu chính của thiết bị, phải đơn giản,
dễ hiểu, có thể vẽ nhanh
+ Thứ hai, là vận dụng kiến thức đã có của mình để
lí giải hoạt động của thiết bị, phân tích chuỗi những diễn biến của hiện tượng, từ tác động ban đầu đặt lên một bộ phận của thiết bị cho đến hiệu quả cuối cùng Nếu phát hiện thấy có chỗ hoạt động nào của thiết bị mà dự đoán không phù hợp với những quy tắc, tính chất, định luật vật lí đã biết thì phải điều chỉnh lại thiết kế
+ Thứ ba, là đưa ra nhiều cách bố trí các bộ phận của thiết bị để chọn lấy một cách bố trí gọn gàng, khả thi và hiệu quả nhất
Giai đoạn 4: Lắp ráp và vận hành thiết bị vật chất theo sơ đồ thiết kế
Dựa trên mẫu thiết kế bằng hình vẽ, HS lắp ráp một thiết bị thật và vận hành thiết bị để quan sát hiệu quả thu
Trang 5ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 8, số 3B (2018), 11-16
được, kiểm tra tính đúng đắn, khả thi của thiết kế Đây
chính là giai đoạn thử nghiệm sản phẩm
Kĩ thuật tổ chức: GV giới thiệu các bộ phận thật
của thiết bị đã chuẩn bị sẵn cho HS (GV đã ước lượng
trước phương án của HS) Các bộ phận có thể do GV
hoặc do HS chuẩn bị trước ở nhà Yêu cầu các nhóm
phân công nhiệm vụ lắp ráp các dụng cụ theo hình vẽ
thiết kế Trước khi vận hành thiết bị, GV yêu cầu các
nhóm kiểm tra, chỉnh sửa cho hợp lí
Đối với một số thiết bị không thể lắp ráp được ngay
trên lớp, GV có thể dùng các mô phỏng, đoạn phim để
trình chiếu cho HS quan sát Ví dụ nhà máy điện hạt nhân
Giai đoạn 5: Kiểm tra, bổ sung, điều chỉnh trên
thiết bị sáng chế để tăng thêm tính hiệu quả và hoàn
chỉnh sáng chế
Kĩ thuật tổ chức: GV có thể đưa ra một thiết bị hay
mô hình cùng loại (cùng chức năng) đang được sử dụng
trong đời sống, kĩ thuật yêu cầu HS quan sát, phân tích
làm rõ một số chi tiết khác với sản phẩm đã sáng chế để
bổ sung, điều chỉnh hoàn chỉnh sản phẩm Thiết bị hay
mô hình đưa ra có thể bằng vật thật hoặc bằng mô
phỏng hoặc là một đoạn phim về hoạt động của thiết bị
trong đời sống
Tóm tắt tiến trình dạy học nội dung "Máy phát
điện gió" Vật lí lớp 9 theo con đường sáng chế
Giai đoạn 1: Đặt vấn đề
- GV: Máy phát điện cho ta dòng điện nghĩa là cho
ta điện năng Vậy muốn thu được điện năng ta phải làm
gì? Phải cung cấp cho máy phát điện năng lượng gì?
- HS trả lời: Phải làm cho rôto quay, nghĩa là phải
cung cấp cho nó động năng
Giai đoạn 2: Đề xuất ý tưởng thiết kế thiết bị cần
sáng chế
- GV: Trong thiên nhiên, ở đâu có nguồn năng
lượng dồi dào? Có cái gì luôn luôn chuyển động, nhất là
ở miền núi chúng ta?
- HS trả lời: Có gió trời và nước ở sông, suối
- GV: Đúng Vậy làm thế nào để biến động năng
của gió thành động năng của rôto máy phát? Nói cách
khác, làm thế nào để gió (từ chuyển động thẳng) có thể
làm quay rôto (chuyển động quay)?
- HS dựa vào kinh nghiệm nêu ra: Cho gió thổi vào
các cánh chong chóng được gắn vào trục quay
Nếu HS không trả lời được thì GV giới thiệu cái đồ chơi chong chóng rồi yêu cầu HS cho biết những cách
để làm chong chóng quay được? Trong đó cách đơn giản mà HS có thể nêu ra ngay là cho hơi (gió) thổi mạnh vào chong chóng
- GV: Chong chóng có kết cấu như thế nào mà lại quay được khi có gió thổi vào?
- HS trả lời: chong chóng có các cánh đặt hơi nghiêng so với hướng của gió thổi vào
- GV giới thiệu hệ thống cánh quạt thật và nêu câu hỏi: bây giờ có cánh quạt rồi thì cần làm gì tiếp để cho rôto của máy phát điện quay?
- HS trả lời: Gắn cánh quạt vào trục quay của rôto
Giai đoạn 3: Vẽ sơ đồ thiết kế thiết bị
- GV: Yêu cầu các nhóm thảo luận vẽ sơ đồ thiết kế một máy phát điện gió cần có những bộ phận nào và hoạt động như thế nào để biến năng lượng gió thành điện năng?
- HS thảo luận nhóm hoàn thành nhiệm vụ được giao
Giai đoạn 4: Lắp ráp và vận hành thiết bị vật chất theo sơ đồ thiết kế
- GV: yêu cầu, hướng dẫn các nhóm nhận dụng cụ
và tiến hành lắp máy phát điện gió theo sơ đồ thiết kế Sau đó vận hành cho máy phát điện gió hoạt động bằng cách thổi mạnh hơi vào cánh quạt để cánh quạt quay tạo
ra dòng điện làm đèn LED sáng
Giai đoạn 5: Kiểm tra, bổ sung, điều chỉnh trên
thiết bị sáng chế để tăng thêm tính hiệu quả và hoàn
chỉnh sáng chế
- GV giới thiệu mô hình thật và video về máy phát điện gió đang hoạt động tại Kon Tum
- HS đối chiếu với sơ đồ thiết kế và máy phát điện gió của mình để điều chỉnh cho hợp lí hơn
Kết quả thực nghiệm: Quá trình hướng dẫn một số
GV vận dụng quy trình dạy học này dạy thử nghiệm một số nội dung ở môn Vật lí THCS tại một số trường THCS trên địa bàn tỉnh Kon Tum và qua việc bồi dưỡng biện phát dạy học này cho giáo viên cốt cán môn Vật lí THCS hè 2016 tại tỉnh Kon Tum; chúng tôi đã thu được những kết quả ban đầu rất khả quan Hầu hết GV đều cho rằng biện pháp dạy học này phù hợp với yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay theo hướng phát huy tính tích cực, phát triển phẩm chất, năng lực sáng tạo
Trang 6khoa học của HS HS vận dụng kiến thức giải quyết
được nhiều vấn đề trong thực tế Đặc biệt, GV có thể
vận dụng linh hoạt quy trình dạy học này để hướng dẫn
HS thực hiện các dự án, các ý tưởng sáng tạo tham gia
các hội thi sáng tạo khoa học kĩ thuật dành cho thanh
thiếu niên nhi đồng do các cấp tổ chức
3 Kết luận và đề nghị
Thực tế cho thấy, vật lí luôn gắn liền với đời sống
và sản xuất Do vậy, trong dạy học theo chương trình
mới phải luôn chú ý đến mặt ứng dụng của vật lí trong
đời sống, sản xuất Hiện nay, việc dạy học ứng dụng vật
lí vào các lĩnh vực chủ yếu chỉ bằng con đường thông
báo Như vậy, là đã bỏ qua rất nhiều cơ hội HĐNT sáng
tạo của HS Mà sáng tạo theo con đường sáng chế lại rất
thường gặp trong lao động, sản xuất thuộc mọi lĩnh vực
hiện nay (nhất là kỉ nguyên Cuộc cách mạng công
nghiệp 4.0 và khởi nghiệp) Do vậy, quy trình tổ chức
HĐNT sáng tạo theo con đường sáng chế được đề xuất
ở trên có thể coi là một biện pháp dạy học mới nhằm
phát triển năng lực sáng tạo của HS, góp phần thực hiện
mục tiêu mới của giáo dục
Quy trình tổ chức HĐNT sáng tạo theo con đường
sáng chế ở trên được áp dụng tổ chức dạy cho HS sáng
chế ra một thiết bị mới hoàn chỉnh Trong thực tiễn dạy
học Vật lí phổ thông, GV có thể dựa theo đó mà soạn
thảo một số bài tập sáng chế đơn giản hơn, phù hợp với
từng nội dung cụ thể và đa số HS HS có thể cải tiến
một cơ cấu, một thiết bị vật lí để khắc phục nhược điểm
nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng trong thực tiễn GV
cũng có thể dựa vào quy trình này để hướng dẫn HS
thực hiện nghiên cứu khoa học (một đề tài, dự án, một ý tưởng khởi nghiệp) liên quan đến nội dung vật lí
Để thực hiện được ý tưởng dạy học này, ngoài việc phải nắm vững quy trình nêu trên, GV phải có năng lực
sư phạm (nhất là năng lực định hướng HS đề xuất được
ý tưởng thiết kế) và chuẩn bị đầy đủ, hợp lí các phương tiện học tập của HS Để áp dụng quy trình dạy học sáng tạo theo con đường sáng chế đạt được hiệu quả cao thì cần tiếp tục có những nghiên cứu sâu sắc phù hợp với thực tiễn hơn Quy trình tổ chức HĐNT sáng tạo theo con đường sáng chế sẽ được tiếp tục nghiên cứu, áp dụng trong đào tạo sinh viên ngành Vật lí ở trường đại học, cao đẳng
Tài liệu tham khảo
[1] Bộ Giáo dục và Đào tạo, Vụ Giáo dục Trung học,
Dự án phát triển giáo dục phổ thông giai đoạn 2
(2015) Tài liệu tập huấn tổ chức hoạt động tải nghiệm sáng tạo khoa học kĩ thuật và cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học
[2] Nguyễn Văn Giang (2009) Tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong dạy học chương “Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng vật lí lớp 9” Luận án tiến sĩ Khoa học
Giáo dục, ĐHSP Hà Nội
[3] Phan Dũng (1992) Sổ tay sáng tạo: Các thủ thuật (nguyên tắc) cơ bản Ủy ban Khoa học và Kĩ thuật
Thành phố Hồ Chí Minh
[4] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm
Xuân Quế (2002) Phương pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông NXB ĐHSP Hà Nội.
THE IMPLEMENTATION OF CREATION CONCEIVABILITY FOLLOWING INVENTION
METHODOLOGY IN TEACHING AND STUDYING PHYSICS IN JUNIOR HIGH SCHOOLS
AND HIGH SCHOOLS
Abstract: In order to achieve the goals of physics program, the new physics textbooks in Junior high schools and High schools
after 2018; the main mission of physics teachers is to innovate the forms and methods of teaching, testing and evaluation Hence, it
aims to establish and develop the competencies and especially creative abilities of students This paper examines a teaching and
studying solution of physics in Junior high schools and high schools: "Teaching and Studying following the invention methodology" to
enhance creative abilities of junior and high school students
Key words: teaching and studying; competency; creation; invention; physics