Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học phần quang hình học vật lí 11 trung học phổ thông luận văn thạc sĩ giáo dục học

luyện và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trong tất cả các môn học trong đó cómôn Vật lý.Cũng như học môn Vật lý nói chung, việc giải bài tập Vật lý giúp học sinh vừahiểu sâu hơ

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh

số đồng nghiệp, người thân Tác giả xin được gửi lời cảm

ơn chân thành tới những người đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.

Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với cô giáo, PGS.TS Phạm Thị Phú, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tác giả gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ PPGD Vật lí trường Đại học Vinh, các thầy cô giáo trong khoa Sau Đại học trường Đại học Vinh, các thầy cô giáo giảng dạy khoa Vật lí trường Đại học Vinh.

Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và các giáo viên trong trường THPT Huỳnh Thúc Kháng-Vinh - Nghệ

An, tổ Vật lí – KTCN trường THPT Huỳnh Thúc Kháng.

Vinh, ngày 12 tháng 12 năm 2011 Tác giả

Nguyễn Văn Hạnh

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề

Trong thời đại hiện nay, đứng trước yêu cầu cấp thiết của sự nghiệp công nghiệphoá, hiện đại hoá đất nước mục tiêu của sự nghiệp Giáo dục là đào tạo ra những ngườilao động có phẩm chất, có tri thức, có kĩ năng, sáng tạo và thích ứng nhanh với tiến bộcủa khoa học kĩ thuật của nhân loại Trong điều kiện phát triển của các phương tiệntruyền thông, trong bối cảnh hội nhập, mở rộng giao lưu, học sinh phổ thông được tiếpnhận nhiều nguồn thông tin đa dạng, phong phú từ nhiều mặt của cuộc sống, hiểu biếtnhiều hơn, linh hoạt hơn Vì vậy, ở lứa tuổi học sinh phổ thông nảy sinh một yêu cầu

và cũng là một quá trình: sự lĩnh hội độc lập các tri thức và phát triển kĩ năng Do đó,

để hoàn thành mục tiêu Giáo dục trong giai đoạn mới, dạy học phải coi trọng việc rèn

luyện và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trong tất cả các môn học trong đó cómôn Vật lý.

Cũng như học môn Vật lý nói chung, việc giải bài tập Vật lý giúp học sinh vừahiểu sâu hơn các hiện tương Vật lý trong thế giới tự nhiên xung quanh ta, đồng thờicũng hình thành và rèn luyện cho các em kĩ năng phân tích, tổng hợp, khả năng phánđoán nhờ đó mà thúc đẩy học sinh biết giải quyết các vấn đề khác nhau của đời sốngsau này Tuy nhiên, hệ thống các bài tập trong sách giáo khoa thường là những bài tập

có angôrit sẵn nên yêu cầu về tính sáng tạo trong khi giải là không cao, mặt khác cácbài tập thường mang tính giáo khoa mà ít gắn với thực tiễn nên tác dụng của giải bàitập trong việc phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh và gắn lí thuyết với thực tiễn làrất hạn chế

Bài tập sáng tạo là bài tập được xây dựng nhằm mục đích rèn luyện bồi dưỡngnăng lực tư duy sáng tạo cho HS Đó là loại bài tập tương tự như bài toán tình huốngxuất phát, tức loại bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiệntượng quá trình vật lí; có những đại lượng ẩn dấu; điều kiện bài tập không chứa đựngchỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng BTSTđòi hỏi ở HS tính nhạy bén trong tư duy, khả năng tưởng tượng (bản chất của hoạtđộng sáng tạo), sự vận dụng kiến thức một cách linh hoạt, sáng tạo để giải quyết vấn đềtrong những tình huống mới, hoàn cảnh mới; HS phát hiện ra những điều chưa biết,chưa có Đặc biệt, BTST yêu cầu khả năng đề xuất, đánh giá theo ý kiến riêng của bảnthân HS

Các công trình nghiên cứu về tư duy sáng tạo và bài tập sáng tạo đã đượcRazumôpxki khởi xướng gồm bài tập câu hỏi "vì sao" và bài tập câu hỏi "như thế nào"

Đề cập đến lý thuyết sáng tạo, tác giả Phan Dũng cũng đã cho xuất bản bảy tập

"phương pháp luận sáng tạo và đổi mới" Tác giả Nguyễn Đức Thâm cũng bàn vềBTST trong cuốn "phương pháp dạy học vật lý" Đồng tác giả Phạm Thị Phú vàNguyễn Đình Thước đã căn cứ vào phẩm chất tư duy sáng tạo để đưa ra 6 dấu hiệuBTST dễ nhận biết, dễ nhớ và phù hợp với môn vật lý Và một số công trình luận vănthạc sỹ cũng đã đề cập đến BTST các phần trong chương trình vật lý phổ thông như

phần cơ học lớp 10, phần điện và điện từ Vì thế việc xây dựng và phát triển thêmBTST trong dạy học vật lý là cần thiết và đã có cơ sở lí luận và thực tiễn

Quang hình học lớp 11 là một phần quan trọng trong chương trình Vật lí THPT.Những kiến thức của phần quang hình học là cơ sở đầu tiên để nghiên cứu quang họcsóng sau này- môn học gắn liền sự phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin, nócũng liên quan rất nhiều đến đời sống và khoa học kĩ thuật Vì vậy, việc nghiên cứuxây dựng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí giúp học sinh nắm vững nộidung phần quang hình học, đặc biệt góp phần phát triển tư duy sáng tạo và năng lựcgiải quyết các tình huống khác nhau của các bài toán để có điều kiện đi sâu vào nghiêncứu trong tương lai và giải quyết tốt các vấn đề của thực tiễn

Xuất phát từ cơ sở lý luận và yêu cầu của thực tiễn nói trên tôi chọn đề tàinghiên cứu “Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học phần quang hìnhhọc Vật lý lớp 11 chương trình nâng cao”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần quang hình học và đề xuất phương án

sử dụng vào dạy học phần quang hình lớp 11 chương trình Vật lí nâng cao nhằm gópphần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

+ Cơ sở lí luận về tư duy sáng tạo

4 Giả thuyết khoa học:

“Nếu xây dựng được hệ thống bài tập sáng tạo phần quang hình học lớp 11 đảmbảo các yêu cầu của khoa học Vật lý, tâm lí học và lí luận dạy học và sử dụng bài tập

đó một cách hợp lí và phù hợp với nội dung và đối tượng học sinh như đề xuất trong

luận văn này thì sẽ góp phần bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh, nâng caohiệu quả dạy học”

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS.

5.2 Nghiên cứu lí luận về bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lý.

5.3 Nghiên cứu mục tiêu, nội dung của phần quang hình học lớp 11 chương trình

nâng cao

5.4 Thực trạng dạy học bài tập sáng tạo trong học chính khóa, trong tuyển chọn và

bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp 5 năm gần đây

5.5 Thực trạng dạy học bài tập Vật lý phần quang hình học lớp 11 ở các trường

+ Nghiên cứư lí luận dạy học môn Vật lý

+ Nghiên cứu cơ sở lí luận về tư duy sáng tạo

+ Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần quang hình học lớp 11 chương trìnhnâng cao

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

+ Điều tra thực trạng dạy học Vật lý ở bậc THPT

+ Thí nghiệm Vật lý giải bài tập sáng tạo

+ TNSP

7 Đóng góp mới

+ Nghiên cứu lý luận: Đề xuất quy trình xây dựng BTST từ nguyên tắc sáng tạoTRIZ; mô hình sử dụng nguyên tắc TRIZ hướng dẫn HS giải BTST

+ Xây dựng được bức tranh sử dụng BTST trong tuyển chon HSG các cấp trong 5năm gần đây.

+ Xây dựng 20 BTST quang hình hay có câu hỏi định hướng tư duy Thiết kế mấytiến trình dạy học sử dụng BTST đã xây dựng

8 Dự kiến cấu trúc luận văn

+ Mở đầu

+ Nội dung: 3 chương

Chương 1: Cơ sở lí luận xây dựng và sử dụng hệ thống BTST trong dạy học vật lí

+ Bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong dạy học vật lí

+ Bài tập sáng tạo về vật lí - một phương tiện bồi dưỡng tư duy sáng tạo

+ Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ để xây dựng và sử dụng bài tậpsáng tạo về vật lí trong dạy học ở trường phổ thông.

1.1 Bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong dạy học vật lí

1.1.1 Khái niệm về tư duy sáng tạo

Năng lực tư duy của con người có ý nghĩa quyết định, ảnh hưởng đến đời sốngvật chất và tinh thần và đến sự phát triển của cá nhân, cộng đồng và của cả xã hội loàingười

Tư duy để sáng tạo, để đưa ra những giải pháp giải quyết vấn đề, những quyếtđịnh cần thực hiện Vì thế, năng lực tư duy sáng tạo của mỗi con người là tiêu chí đểđánh giá trình độ và hiệu quả công việc của mỗi người lao động trong xã hội hiện đại

1.1.1.1 Khái niệm về tư duy

Tư duy là quá trình phân tích và tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá và khái quáthoá trên con đường tìm ra cái mới[24]

Trong dạy học phải biết rèn luyện cho HS khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh,trừu tượng hoá, khái quát hoá nhằm phát triển tư duy cho người học một cách tích cực

* Các loại tư duy: có thể chia tư duy ra làm ba loại cơ bản [22,62]:

- Tư duy logic hình thức (tư duy logic): tư duy logic dựa trên luật bài trung vàtam đoạn luận Tư duy logic chỉ dùng trong việc nghiên cứu đối tượng ở trạng thái tĩnh

- Tư duy biện chứng: Tư duy biện chứng bác bỏ luật bài trung, chấp nhận A vừa

là A, vừa đồng thời không phải là A Đó là chân lí của sự vận động Vận động làthường xuyên, yên tĩnh là tạm thời nên tư duy biện chứng đóng vai trò to lớn trong quátrình suy nghĩ của con người

- Tư duy hình tượng: Tư duy hình tượng là kiểu tư duy mà sản phẩm tạo ra bằngtưởng tượng ra những đối tượng theo những quan điểm thẩm mỹ nhất định giúp người

ta hình dung ra các sự vật, các sự kiện

Nếu xét theo mức độ độc lập, có thể chia tư duy ra làm bốn bậc [22,65]:

+ Tư duy lệ thuộc để chỉ tư duy của những người suy nghĩ dựa dẫm vào tư duycủa người khác

+ Tư duy độc lập là tư duy của những người có chính kiến riêng trong một lĩnhvực nhất định.

+ Tư duy phê phán là tư duy của những người có chính kiến riêng, biết phán xétđúng sự việc bằng khả năng quan sát, phân tích và tổng hợp của bản thân

+ Tư duy sáng tạo chỉ tư duy của những người biết phán xét sự việc và đề rađược những hướng giải quyết mới để khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm

Trong dạy học hiện đại, phải chú trọng bồi dưỡng và rèn luyện tư duy sáng tạocho HS để góp phần đào tạo những người lao động có tri thức, có kĩ năng và khôngngừng sáng tạo

1.1.1.2 Khái niệm về sáng tạo

Sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kì cái gì có đồng thời tính mới và tính lợi

ích [4, tập1, 21]

“Tính mới” là bất kỳ sự khác biệt nào của đối tượng cho trước so với đối tượng

tiền thân Để có được sự sáng tạo, tính mới phải đem lại lợi ích như tăng năng suất,hiệu quả, giảm giá thành, có thêm chức năng mới, sử dụng thuận tiện hơn, …

Trong bất kì hoạt động nào của con người cũng cần có tính sáng tạo, vì sáng tạođem lại lợi ích trong lĩnh vực hoạt động ấy Sáng tạo có nhiều cấp độ từ thấp đến cao; ởcấp độ cao sán phẩm của sáng tạo là các sáng chế và phát minh

Dựa vào tính mới và tính lợi ích để đánh giá một sản phẩm có phải là sản phẩmsáng tạo hay không Chương trình đánh giá sản phẩm có phải là sáng tạo hay không,gồm năm bước sau:

Bước 1: Chọn đối tượng tiền thân

Bước 2: So sánh sản phẩm với đối tượng tiền thân của nó

Bước 3: Tìm “tính mới” của sản phẩm.

Bước 4: Trả lời câu hỏi: Tính mới đó đem lại lợi ích gì?

Bước 5: Kết luận về tính sáng tạo của sản phẩm

Để tạo ra được sản phẩm sáng tạo thì điều kiện cần có ở người giải quyết vấn đềphải có tư duy sáng tạo Vậy, tư duy sáng tạo là gì?

1.1.1.3 Tư duy sáng tạo

a) Khái niệm về tư duy sáng tạo

Theo Rubinski: “tư duy bắt đầu từ tình huống có vấn đề” hay “vấn đề” là điềukiện cần để khởi động tư duy Vấn đề (bài toán) là đối tượng của tư duy

* Vấn đề (bài toán) là tình huống, ở đó 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 trongmột số cách đã biết Trong trường hợp thứ hai, chính là quá trình ra quyết định: thựchiện việc xem xét, đánh giá, cân nhắc, lựa chọn trong số các phương án đã biết raphương án tối ưu để dùng trong thực tế [4,tập1, 27]

Các nghiên cứu cho thấy, chỉ khi có vấn đề, bộ óc của chúng ta mới thực sự suynghĩ, thiếu “vấn đề” tạo ra “tính ì” trong suy nghĩ Do vậy vấn đề là đối tượng của tư

duy

Trong Sáng tạo học [4] (dựa theo tính thực tế của nội dung bài toán), người taphân biệt hai loại:

- Bài toán đúng hay bài toán giáo khoa: là những bài toán gồm hai phần giả thiết

và kết luận; phần giả thiết trình bày những yếu tố cho trước đủ để giải bài toán, phần kếtluận chỉ ra đúng mục đích cần đạt Các bài toán này thường gặp trong các sách giáokhoa, sách bài tập và sử dụng phổ biến trong dạy học; nội dung mang tính sách vở, xarời thực tế

- Tình huống vấn đề xuất phát: đây là bài toán mà người giải phải tự phát biểubài toán, phần giả thiết có thể thiếu hoặc thừa hoặc vừa thừa vừa thiếu; phần kết luậnnêu mục đích chung chung, không rõ ràng, không chỉ cụ thể phải tìm ra cái gì Trongquá trình giải bài toán, người giải phải trải qua giai đoạn biến bài toán tình huống xuấtphát thành bài toán đúng, bao gồm các bước sau:

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

+ Lựa chọn các 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 đềxuất phát ưu tiên

+ Phân tích, đánh giá và lựa chọn trong số các bài toán cụ thể kể trên ra bài toán

cụ thể đúng cần giải

Loại bài toán thứ hai này là có tác dụng to lớn trong việc bồi dưỡng tư duy linhhoạt sáng tạo và đầu óc thực tiễn có thể vận dụng trong dạy học và gọi là bài tập sángtạo Loại bài toán này ít được đề cập trong trường học.

* Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ đưa người giải:

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

- Từ không biết cách tối ưu đạt đến mục đích đến biết cách tối ưu đạt đến mụcđích trong một số cách đã biết [4]

“Quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định” và “Tư duy sáng tạo” là

tương đương nhau [4, tập1, 31] Bởi vì khái niệm sáng tạo ở đây có đồng thời tính mới

và tính lợi ích, nên suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định là tư duy sáng tạo

Nhờ tư duy sáng tạo, loài người từ chỗ có các khả năng sinh học rất hạn chế đến

chỗ chiếm ưu thế tuyệt đối trong tự nhiên để có được nền văn minh rực rỡ như ngàynay Trong mỗi con người đều tiềm ẩn năng lực tư duy sáng tạo ở các mức độ khácnhau Vì thế, trong dạy học GV cần phải biết khơi dậy, bồi dưỡng và rèn luyện năng lực

tư duy sáng tạo của HS một cách thường xuyên và hợp lí thì năng lực tư duy sáng tạocủa HS sẽ được bộc lộ và phát triển, ngược lại thì tiềm năng sáng tạo sẽ mai một và tạo

ra tính ì tâm lí cản trở việc phát triển tư duy sáng tạo, HS sẽ tư duy theo lối mòn dẫnđến sản phẩm đào tạo sẽ không đáp ứng được mục tiêu đào tạo trong thế kỉ mới Để bồidưỡng, rèn luyện và phát triển tư duy sáng tạo cho HS một cách hiệu quả, GV cần phảinắm vững qui luật hình thành và phát triển của tư duy sáng tạo sau đây

b) Quy luật hình thành và phát triển của tư duy sáng tạo[22,61]

Tư duy sáng tạo được hình thành và phát triển theo các quy luật sau:

* Khi thực tiễn nảy sinh vấn đề, tư duy sáng tạo mới được huy động để giảiquyết vấn đề Do đó, tư duy sáng tạo hình thành và phát triển trên cơ sở của thực tiễnrồi trở lại làm phong phú thực tiễn Trong dạy học giải quyết vấn đề, GV phải tạo ra cáctình huống có vấn đề làm xuất hiện nhu cầu nhận thức của HS để giải quyết vấn đề,nghĩa là đã góp phần phát triển tư duy sáng tạo cho HS

* Tư duy sáng tạo phát triển từ tư duy độc lập, tư duy phê phán Độc lập suynghĩ, tôn trọng ý kiến cá nhân, đánh giá đúng sự việc là điều kiện cần thiết để phát triển

tư duy sáng tạo

* Chủ thể của tư duy sáng tạo cần được cung cấp đầy đủ tư liệu, đó là tri thức,thông tin, kinh nghiệm, các phương pháp, các sự kiện trong tự nhiên, xã hội Trong dạyhọc, để phát triển tư duy sáng tạo phải kết hợp giữa dạy kiến thức và phương pháp tưduy Phải coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tự học Tự học giúp hình thành thóiquen cập nhật thông tin khoa học, hình thành nhu cầu tiếp nhận và xử lí thông tin mộtcách độc lập, góp phần phát triển tư duy sáng tạo

* Tạo môi trường thông thoáng, cởi mở tự do để giải phóng tư duy là điều kiệnrất quan trọng trong hoạt động dạy học

* Tư duy sáng tạo hình thành và phát triển dần dần theo quy luật từ tiệm cận đếnnhảy vọt

Phát triển tư duy sáng phải có quá trình tích luỹ thông tin, xử lí và biến đổi thông

tin thành tri thức theo mô hình sau

c) Mô hình biến đổi thông tin thành tri thức của tư duy sáng tạo

Theo lí thuyết thông tin, quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết địnhchính là quá trình biến đổi thông tin thành tri thức hoặc biến tri thức đã có thành tri thứcmới, vì lời giải bài toán chính là thông tin đem lại ích lợi cho người giải (đạt được mụcđích) Sơ đồ a) mô hình hoá các giai đoạn của quá trình tư duy để giải bài toán theophương pháp thử và sai theo quan điểm lí thuyết thông tin[4]

Tiếp thu thông tin (hiểu BT)

Phát ý tưởng giải BT

Tìm thêm thông tin từ môi trường bên ngoài

Lời giải

Thực hiện thử các ý tưởng

Sai

Sơ đồ a) Mô hình hoá quá trình tư duy giải quyết vấn đề theo phương pháp thử và sai.

Như ta đã biết, các ý tưởng ban đầu thường là sai, do vậy người giải thường phảitrở lại các giai đoạn trước hoặc phải lặp đi, lặp lại toàn bộ quá trình suy nghĩ nhiều lần

và có thể phải tìm thông tin từ môi trường bên ngoài Sau nhiều lần suy nghĩ và hànhđộng thử và sai (vì thực tiễn là tiêu chuẩn của chân lí, phải hành động thực hiện ý tưởng

để biết đúng, sai), cuối cùng, người giải phát được ý tưởng dẫn đến lời giải đúng

Như vậy, quá trình biến đổi thông tin có sự tham gia của các hiện tượng tâm lí

d) Các hiện tượng tâm lí tham gia vào quá trình biến đổi thông tin thành tư duy sáng tạo

Các kết quả nghiên cứu về tâm lí học sáng tạo [4] cho rằng, quá triình xử lí thôngtin có sự tham gia của các thành tố tâm lí như: trí nhớ, tính nhạy bén của tư duy, liêntưởng, trí tưởng tượng, trực giác (linh tính)

* Trí nhớ

Trí nhớ là quá trình tâm lí ghi nhớ, lưu giữ và tái hiện trong bộ óc các thông tin

cá nhân có được trong các hoạt động của mình Khi giải quyết vấn đề và ra quyết định,người giải phải huy động tri thức đã biết về phương pháp giải quyết vấn đề để điều

khiển suy nghĩ của mình và ra quyết định đúng Song trí nhớ cũng tạo nên tính ì tâm lí

hướng người giải suy nghĩ theo lối giải quyết cũ, cản trở sự sáng tạo trong giải quyếtvấn đề Như vậy trí nhớ là một thành tố của tư duy sáng tạo

Dựa vào quy luật hoạt động của trí nhớ, trong dạy học, để tăng cường trí nhớ chohọc sinh cần dạy kiến thức một cách có hệ thống từ dễ đến khó, quá trình truyền thụkiến thức phải theo các giai đoạn: nhận biết  thông hiểu  vận dụng, các kiến thứcđã học cần được hệ thống hoá để lưu giữ trong bộ nhớ có tính hệ thống

* Liên tưởng

Liên tưởng là hoạt động lỉên kết các ý nghĩ về những sự kiện, ý tưởng này vớicác sự kiện, ý tưởng khác Tính liên tưởng đóng vai trò rất quan trọng trong sáng tạo vàđổi mới

Trong dạy học, để giải quyết vấn đề của bài học GV phải rèn luyện cho HS luônbiết cách tìm các mối liên hệ giữa kiến thức đã có với nội dung cần giải quyết nhằmphát huy tính chủ động trong tư duy để góp phần hình thành và phát triển năng lực liêntưởng ở HS

* Trí tưởng tượng

Trí tưởng tượng được hiểu là sự xây dựng hình ảnh về đối tượng (được hiểu theonghĩa rất rộng) trong suy nghĩ, mà trong khoảng thời gian hình thành và tồn tại hìnhảnh, người tưởng tượng không tiếp thu đối tượng đó một cách trực tiếp thông qua cácgiác quan Lịch sử các phát minh khoa học và sáng chế kỹ thuật cũng cho thấy trí tưởngtượng là một trong các yếu tố quan trọng nhất đối với sáng tạo J Dewey cho rằng:

“Mỗi thành công vĩ đại trong khoa học đều bắt nguồn từ trí tưởng tượng hết sức táo bạo”.

* Linh tính (trực giác)

Theo tâm lí học sáng tạo, linh tính là ý nghĩ mang tính kết luận nảy sinh trong ócchủ thể, trong khi các điều kiện và cách thức dẫn đến ý nghĩ đó không được chủ thểnhận biết Trực giác của con người là các ý tưởng ở vùng tiềm thức , nên trong dạy học

để phát triển trực giác cho HS, GV phải nắm bắt được các hoạt động tâm lí tự phát nhưnhững phản xạ không điều kiện của HS

Giáo dục- đào tạo ngày nay cần có phải là nền giáo dục- đào tạo nhắm đến đích:

Đào tạo những con người tạo ra những giá trị của tương lai Do vậy, dạy học ngày nay

khác với dạy học truyền thống đó là chiến lược dạy học sáng tạo để đáp ứng đòi hỏi cấp

bách của xã hội hiện đại

1.1.2 Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS trong dạy học

Tư duy sáng tạo cần cho mọi lĩnh vực và cho mọi người để đạt được chất lượng

và hiệu quả cao trong hoạt động của mình Theo tâm lí học sáng tạo thì có thể bồidưỡng và phát triển tư duy sáng tạo Giáo dục phục vụ cho phát triển kinh tế và văn hoácủa đất nước trong thế kỉ mới, nhiệm vụ cấp bách của sự nghiệp trồng người là cungcấp cho xã hội nguồn nhân lực có phẩm chất, trình độ cao và có tư duy sáng tạo để đitắt, đón đầu những tiến bộ khoa học và công nghệ của loài người Vì thế, dạy học ởtrường phổ thông ngày nay, song song với dạy tri thức là bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho

HS

Theo tâm lí học sáng tạo thì người nào cũng có năng lực sáng tạo ở mức độ thấphoặc cao và tính sáng tạo của con người thường bộc lô rất sớm Do đó, nếu không pháthiện và bồi dưỡng kịp thời thì tiềm năng sáng tạo ở mỗi người và năng khiếu sáng tạobẩm sinh (ở một số người) sẽ mai một theo thời gian

Trong lịch sử Sáng tạo học, đã tồn tại các quan điểm khác nhau về sáng tạo:

* Sáng tạo là bẩm sinh, sáng tạo không có con đường logic, không dạy được

* Sáng tạo = bẩm sinh + rèn luyện (tích luỹ)  nhảy vọt về chất (Lí thuyếtvùng phát triển gần của Vưgôtxki) Theo quan điểm thứ hai thì có thể dạy được, bồidưỡng được tư duy sáng tạo

Người khởi xướng khoa học sáng tạo là Altshuller (Nga), ông đã nung nấu líthuyết để giúp bất kì người bình thường nào cũng có thể sáng tạo được Cùng với cáccộng sự, dựa trên cơ sở kiến thức tổng hợp của nhiều bộ môn khoa học và kĩ thuật đãphân tích các hồ sơ sáng chế kĩ thuật để xây dựng nên Lí thuyết giải các bài toán sángchế (TRIZ), hình thành phương pháp luận sáng tạo (hay Sáng tạo học) Phương phápluận sáng tạo đã được đưa vào dạy ở nhiều trường, tổ chức và công ty

Dạy học sáng tạo (bồi dưỡng tư duy sáng tạo) có thể đi trước sự phát triển,

thúc đẩy sự phát triển Dạy học sáng tạo được thực hiện trên cơ sở khoa học và thựctiễn sau:

a) Cơ sở tâm lí học

Dạy học sáng tạo lấy lí thuyết thích nghi của Piaget và lí thuyết về vùng phát triểngần của Vưgốtsxki làm cơ sở

- Lí thuyết thích nghi của Piaget [23,63]:

Những phẩm chất mới của con người được phát triển thông qua các giai đoạn :

Mất cân bằng - điều ứng - đồng hóa - thích nghi – lập lại cân bằng ở trình độ caohơn

Như vậy, bằng hoạt động tích cực, tự lực, con người sáng tạo ra chính bản thânmình, những phẩm chất mới của mình

- Lí thuyết về vùng phát triển gần của Vưgốtsxki:

Chỗ tốt nhất để phát triển những phẩm chất tâm lí là vùng phát triển gần Đó làvùng nằm giữa khả năng đang có và nhiệm vụ mới phải thực hiện mà ta chưa biết cáchlàm, nhưng nếu có sự cố gắng cá nhân và có sự giúp đỡ của những người cùng trình độhoặc có trình độ cao hơn thì có thể tự lực thực hiện được

b) Cơ sở lí luận dạy học

Dạy học sáng tạo biểu hiện sự thống nhất giữa chức năng: giáo dục, giáo dưỡng

và phát triển Điều này thể hiện ở chỗ trong dạy học sáng tạo, HS chiếm lĩnh được trithức theo phương pháp nghiên cứu của các nhà khoa học (Biểu diễn ở sơ đồ b) - Chutrình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki) nhờ vậy mà tư duy sáng tạo được phát triển

Sơ đồ b Chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki

c) Cơ sở phương pháp luận sáng tạo

Dạy học sáng tạo lấy TRIZ và các phương pháp tích cực hoá tư duy của phươngpháp luận sáng tạo làm cơ sở

* Theo TRIZ có 40 thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản[4].

* Các phương pháp tích cực hóa tư duy

Tích cực hoá tư duy được hiểu là làm tăng số lượng các ý tưởng phát ra trongmột đơn vị thời gian, tăng năng suất phát ý tưởng, khắc phục tính ì tâm lí Các phươngpháp tích cực hoá tư duy đang được đánh giá cao và được sử dụng trong dạy học hiệnnay

d) Cơ sở thực tiễn

Con người trong lịch sử phát triển của mình đã có ý thức tìm các quy luật chiphối quá trình tư duy sáng tạo, “khoa học hoá tư duy sáng tạo” Cùng với sự phát triểncủa khoa học công nghệ ngày càng tăng tốc, tính cạnh tranh ngày càng gay gắt, tính đadạng, liên ngành ngày càng tăng là đến lúc cần sự dẫn đường của của khoa học sángtạo, nửa cuối thế kỉ 20 khoa học “Sáng tạo học” ra đời

Sáng tạo học, cụ thể là TRIZ hình thành và phát triển ở Nga, sau đó lan ra nhiềunước khác Đặc biệt ở Mĩ, từ năm 1991 TRIZ phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng

Ở nước ta, Phan Dũng là người đầu tiên đưa Sáng tạo học một cách bài bản vàoViệt Nam “Trung tâm sáng tạo khoa học kĩ thuật” do Phan Dũng sáng lập ra đã hoạtđộng rất có hiệu quả Hàng ngàn bản thu hoạch của học viên đều nói lên những điềuthống nhất rằng, môn học mới mẻ hấp dẫn và bổ ích cho mọi ngành nghề, mọi lĩnh vựccủa cuộc sống, cho nhiều lứa tuổi, cho cá nhân và gia đình Họ kiến nghị nên đưa vàodạy học ở các trường phổ thông, đại học, cộng đồng bằng các hình thức và phươngpháp thích hợp Hiện nay chương trình dạy 40 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ đangđược trình chiếu trên kênh VTV6 Đài truyền hình Việt Nam

Dạy học sáng tạo là một chiến lược giáo dục quan trọng vận dụng Sáng tạo học

và các khoa học về tâm lí, giáo dục vào quá trình dạy học nhằm phát triển tư duy sángtạo cho học sinh, đáp ứng yêu cầu nhân lực trong thời đại mới Dạy học sáng tạo là vấn

đề đang được quan tâm, nghiên cứu và triển khai vận dụng vào thực tiễn

Để bồi dưỡng tư duy sáng tạo có hiệu quả trong dạy học, cụ thể là trong dạy họcvật lí, có thể sử dụng các biện pháp sau:

1.1.3 Các biện pháp dạy học bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS trong môn vật lý

Bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo được hiểu là tạo ra môi trường xung quanhthích hợp, để các năng lực sáng tạo của cá nhân có thể phát triển đầy đủ ở mức caonhất GV phải ý thức được rằng phát triển tư duy vật lí được đặt ngang tầm với nhiệm

vụ trang bị tri thức

Do vậy, trong dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng cần có các biện phápdạy học phù hợp để phát triển tư duy sáng tạo cho HS Các nghiên cứu về dạy học sángtạo [20,104], [22,152] cho thấy rằng, có thể dùng 6 biện pháp sau đây để phát huy nănglực sáng tạo của học sinh Ngoài ra chúng tôi xin đề xuất thêm một biện pháp thứ 7nhằm kích thích và phát triển tư duy sáng tạo:

1.1.3.1 Tích cực sử dụng phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở các mức độ khác nhau nhằm lôi cuốn học sinh tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập.

Quy luật của tư duy là: “ Tư duy phát triển trong hoàn cảnh có vấn đề”, vì vậydạy học nêu vấn đề là phương pháp dạy học phát triển óc tư duy sáng tạo cho HS cóhiệu quả Tuỳ theo trình độ HS, nội dung kiến thức, điều kiện không gian và thời gian

để có thể vận dụng dạy học nêu vấn đề ở các mức độ thấp như nêu hệ thống câu hỏi đếnmức độ cao là GV đặt ra đề tài nhỏ HS hoàn thành ở lớp hay ở nhà rồi trình bày trướclớp và mức độ cao hơn nữa GV gợi ý cho HS tự đặt đề tài rồi nghiên cứu giải quyết

Vật lí là môn học thực nghiệm, do đó việc tạo tình huống có vấn đề (ở mức độthấp của nêu vấn đề) hay nêu vấn đề để HS giải quyết phải bắt đầu từ các hiện tượng tựnhiên, các thí nghiệm để tạo nhu cầu giải quyết vấn đề ở HS và phù hợp với quy luật

của nhận thức là “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng” Từ đó tuỳ theo đối

tượng để GV chọn mức độ dạy học nêu và giải quyết vấn đề phù hợp để phát triển ócsáng tạo của HS khi giải quyết vấn đề

1.1.3.2 Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học môn vật lí

Các phương tiện dạy học bao gồm các thiết bị dạy học, phòng bộ môn, phòng thínghiệm, bàn ghế, các phương tiện kĩ thuật Thí nghiệm ảo, bài giảng điện tử là nhữngphương tiện dạy học hiện đại, hỗ trợ rất hiệu quả cho quá trình dạy học Các phương tiệndạy học không những giúp HS có điều kiện nhận thức thế giới bên ngoài tốt hơn, rèn óc tưduy sáng tạo mà còn giảm đáng kể cường độ lao động của GV

1.2.3.3 Rèn óc tưởng tượng, tư duy không gian, tư duy logic cho học sinh

Óc tưởng tượng, tư duy không gian và tư duy logic là ba năng lực rất cần thiếtcho người lao động sáng tạo

Với chương trình SGK vật lí THPT, khi xây dựng kiến thức hầu hết đều gắn với thínghiệm Do vậy, để rèn luyện óc tưởng tượng, tư duy không gian, tư duy logic, khi làm thínghiệm, sử dụng hình vẽ đòi hỏi GV phải tiến hành ở vị trí thuận lợi để mọi học sinh đềuquan sát rõ, các hình vẽ SGK nếu không mô tả được không gian ba chiều thì GV phải vẽ lạitheo không gian ba chiều để HS thấy rõ đối tượng một cách chi tiết, trực quan và sinh động

Vì cách dạy không có đủ trực quan sinh động nên tư duy không gian, óc tưởng tượng, tưduy kĩ thuật không được phát triển tốt kịp thời, gây rất nhiều khó khăn khi học sinh lên họccác trường nghề và không dễ đào tạo để trở thành cán bộ khoa học – công nghệ, kĩ sư sángtạo xuất sắc

1.2.3.4 Cho học sinh luyện tập thao tác tư duy với những bài tập sáng tạo về vật lí

Việc cho HS thao tác tư duy với “bài tập sáng tạo” – bài tập không có angôritsẵn, nhằm kích thích tính sáng tạo của họ, góp phần đào tạo người lao động năng

động, sáng tạo, không chịu bó tay trước khó khăn mà phải luôn nghĩ rằng”trong cái

khó ló cái khôn” để luôn tìm tòi, sáng tạo để cải tiến cái cũ và tìm ra cái mới.

1.2.3.5 Bồi dưỡng phương pháp tự học cho học sinh

Tự học là bản năng của con người, là xu thế của thời đại bùng nổ thông tin hiệnnay Mọi người phải biết tự học để có thể học tập suốt đời Tự học mới hiểu sâu, nhớlâu kiến thức, đó là đặc điểm thu nhận thông tin của não bộ con người

Để khuyến khích HS tự học có hiệu quả, trước hết GV phải trang bị cho HS kiếnthức cơ bản chắc chắn và trang bị cho họ năng lực xử lí thông tin Từ đặc trưng bộ môn

GV hướng dẫn HS phương pháp tiếp cận kiến thức của môn học và các công đoạn củaquá trình tự học Khi HS biết cách tự học thì kiến thức mà họ thu nhận được sẽ sâu sắchơn, do họ đã biết cách tiếp thu và xử lí được thông tin bằng tư duy độc lập, tư duy phêphán nhờ vậy mà tư duy sáng tạo có điều kiện để phát triển Vì vậy bồi dưỡng phươngpháp tự học cũng là biện pháp tốt để rèn luyện và bồi dưỡng tư duy sáng tạo ở HS

1.2.3.6 Nêu gương sáng tạo của các nhà khoa học, các nhà phát minh và các nhà sáng chế trong quá trình dạy học bộ môn

Kể các câu chuyện về sự sáng tạo không có giới hạn của các nhà Bác học vật lí,các nhà phát minh, nhà sáng chế nổi tiếng trên thế giới và ở Việt nam sẽ có tác dụngkích thích niềm say mê nghiên cứu môn vật lí để khám phá thế giới

1.2.3.7.Tổ chức các hoạt động ngoại khoá, tham quan, dã ngoại, khen thưởng các HS tích cực tư duy trong học tập.

+ Tổ chức cho HS đi tham quan các công trình thuỷ điện, các trạm biến thế, cáctrạm quan trắc, các nhà máy sản xuất công nghiệp, các hiện tượng thiên nhiên kì thúnhằm gắn lí thuyết với thực tiễn Từ thực tiễn sinh động kích thích tính tò mò, khơi dậynhu cầu tìm hiểu thực tiễn bằng kiến thức đã học Từ đó làm xuất hiện ở HS nhu cầutìm hiểu và giải thích thế giới tự nhiên cũng như thực tế cuộc sống, nhờ vậy mà nănglực tư duy của họ được rèn luyện và phát triển

+ Tổ chức và động viên HS tham gia tích cực các cuộc thi sáng tạo như vẽ vànêu ý tưởng thiết kế các mô hình máy móc để xử lí ô nhiễm môi trường, giảm ách tắcgiao thông,…, cho ý tưởng để thiết kế các dụng cụ phục vụ sinh hoạt trong gia đìnhđơn giản, tiện dụng

+ Động viên, khen thưởng các HS tham gia giải các bài toán trên các tạp chí,nhằm khơi dậy niềm đam mê môn vật lí cũng như rèn luyện tư duy sáng tạo khi giảicác bài toán trên các tạp chí này

Trên đây là một số biện pháp bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong dạy học vật lí.Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi nghiên cứu một phương tiện bồi dưỡng tư duy

sáng tạo hiệu quả đó là bài tập sáng tạo về vật lí và phương pháp kết hợp với các biệnpháp khác một cách phù hợp để nâng cao hiệu quả của BTST trong bồi dưỡng tư duysáng tạo

1.2 Bài tập sáng tạo về vật lí - một phương tiện bồi dưỡng tư duy sáng tạo

1.2.1 Khái niệm Bài tập sáng tạo về vật lí

mở rộng, đào sâu tri thức và thực hành Tuỳ theo mục đích sử dụng, các bài tập vật lí

có thể xây dựng với nội dung thích hợp và cách giải tương ứng Bài tập vật lí có tácdụng rèn luyện kĩ năng phân tích, tổng hợp, kĩ năng tính toán, xử lí số liệu nhờ cáccông thức và định luật vật lí chi phối hiện tượng vật lí trong bài tập, nhờ vậy mà bài tậpvật lí có tác dụng rèn luyện và phát triển tư duy sáng tạo cho HS

Vật lí học có quan hệ mật thiết với quy luật của tự nhiên Do đó, nếu xem việcgiải bài tập vật lí là chỉ vận dụng những công thức vật lí để lập các phương trình và giảichúng để tìm ra những con số gọi là đáp số của bài toán Người giải không coi trọnghiện tượng vật lí, rốt cuộc biến nó trở thành một thứ toán ứng dụng, quy về những thủthuật và kĩ năng lập phương trình và giải phương trình Tác dụng của việc giải toán vật

lí là giúp người giải hiểu sâu hơn các hiện tượng vật lí đang xảy ra xung quanh ta,trong các đối tượng công nghệ của nền văn minh mà ta đang sử dụng, và từ sự hiểu biếtsâu sắc đó mà giúp người giải học được cách giải quyết những vấn đề khác nhau củađời sống và công nghệ sau này

Bài tập vật lí trong SGK và tài liệu tham khảo thường khác xa với những

vấn đề cần giải quyết trong thực tế cuộc sống Hơn nữa, các bài toán vật lí được đề cậptrong SGK và trong nhiều tài liệu tham khảo đều có angôrit sẵn nên càng hạn chế tínhsáng tạo khi giải, do vậy mà khi gặp các vấn đề khó khăn trong thực tiễn sinh động sau

này các em thường bị động và không tìm được giải pháp tối ưu để giải quyết vấn đề.

1.2.1.2 Bài tập sáng tạo về vật lí

Bài tập sáng tạo là bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đếnhiện tượng quá trình vật lí; có những đại lượng vật lí được ẩn dấu; điều kiện bài tậpkhông chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí cần

sử dụng [15] Giải BTST đòi hỏi HS phải nhạy bén trong tư duy, độc đáo và sáng tạotrong cách giải quyết vấn đề với những tình huống mới để phát hiện điều mới về kiếnthức, kĩ năng hoặc thái độ ứng xử mới, về những điều chưa biết, chưa có Đặc biệt,BTST yêu cầu khả năng đề xuất, đánh giá theo ý kiến riêng của bản thân HS

Như vậy sử dụng BTST về vật lí trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo về vật lícho HS là rất cần thiết, đặc biệt trong việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi vật líthì hiệu quả của BTST là rất lớn Tuy nhiên, để phương tiện bồi dưỡng tư duy sáng tạonày phát huy tối đa hiệu quả của nó thì trước hết phải trang bị cho HS những kiến thức

và kĩ năng cơ bản bằng các bài học ở SGK và các bài tập luyện tập

1.2.2 Phân biệt bài tập sáng tạo và bài tập luyện tập

Bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú, có nhiều cách gọi tên, phân loại khácnhau tuỳ theo việc chọn tiêu chí khác nhau Nếu căn cứ vào tính chất của quá trình tưduy khi giải bài tập là tính chất tái hiện (tái hiện cách thức thực hiện) hay tính chấtsáng tạo có thể chia thành hai loại là bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo

Bài tập luyện tập (BTLT) là loại bài tập được xây dựng để rèn luyện kĩ năng áp

dụng những kiến thức xác định giải các bài tập theo một khuôn mẫu đã có Tính chất táihiện của tư duy thể hiện ở chỗ: HS so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết vàhuy động cách thức giải đã biết; trong đề bài đã hàm chứa angôrit giải

Chức năng chủ yếu của BTLT là củng cố kiến thức vật lí, giúp HS hiểu sâu hơn bảnchất vật lí của các hiện tượng vật lí, đồng thời rèn luyện các kĩ năng phân tích, tổng hợp, rènluyện các thao tác tính toán, xử lí số liệu Khi giải BTLT thì HS chỉ huy động những kiếnthức đã học và các cách giải đã biết để giải quyết yêu cầu của bài ra mà không đòi hỏi HSphải tự tìm tòi cách giải, hay nói cách khác là HS không phải suy nghĩ cách giải quyết vấn

đề và ra quyết định Vì thế, BTLT thường được sử dụng để ôn tập một nội dung kiến thức,một chương hay một chủ đề

Còn với Bài tập sáng tạo, vì không có angôrit giải nên để giải BTST đòi hỏi HS

phải tự suy nghĩ tìm ra cách giải quyết vấn đề Khi giải BTST BTST đòi hỏi ở HS tínhnhạy bén trong tư duy, khả năng tưởng tượng (bản chất của hoạt động sáng tạo), sự vậndụng kiến thức một cách linh hoạt, sáng tạo để giải quyết vấn đề trong những tìnhhuống mới, hoàn cảnh mới Dạy học vật lí trong giai đoạn mới ngày nay, nếu chỉ dùngBTLT để bồi dưỡng tư duy cho HS thì chỉ đào tạo ra được những người lao động cầncù, chịu khó nhưng cứng nhắc và rập khuôn trong công việc, hiệu quả sẽ rất thấp, vàhơn hết là không thể thích ứng với hoàn cảnh mới của nền sản xuất đầy tính cạnh tranhnhư hiện nay Do đó, với ưu thế đặc biệt của BTST, với chức năng bồi dưỡng tư duysáng tạo, việc sử dụng BTST trong dạy học vật lí sẽ góp phần tích cực để đào tạo ranguồn nhân lực có chất lượng cao và thích ứng nhanh, năng động và sáng tạo trong cáclĩnh vực của nền kinh tế đang hội nhập ngày càng sâu rộng BTST vật lí là phương tiệnbồi dưỡng tư duy sáng tạo có hiệu quả, nên trong công tác phát hiện và bồi dưỡng HSgiỏi vật lí bắt buộc GV phải sử dụng thường xuyên và phù hợp với nội dung giảng dạy,phù hợp với cấp học và lớp học thì việc bồi dưỡng HS giỏi mới đem lại hiệu quả

Tuy nhiên, khi sử dụng BTST giáo viên phải lưu ý đến tính tương đối củaBTST, bởi “cái mới” có tính tương đối phụ thuộc vào đối tượng và phụ thuộc vào thờiđiểm sử dụng: “mới” tại thời điểm này (khi đó là BTST) nhưng sau đó khi đã biết thìlại trở thành BTLT (cho từng HS)

Để phát huy tốt nhất tác dụng của BTST trong bồi dưỡng tư duy sáng tạo, thìtrước khi sử dụng BTST giáo viên phải rèn luyện cho HS giải thành thạo BTLT, để HS

có đủ lượng về “cái cũ” mới giúp các em có sự nhảy vọt “về chất” đó là giải BTST

1.2.3 Phân loại bài tập sáng tạo về Vật lí

Theo Ra-zu-mốp-xki, BTST được chia thành hai loại: Bài tập nghiên cứu

(Trả lời câu hỏi : Tại sao?) và Bài tập thiết kế (Trả lời câu hỏi: Làm thế nào?)

Có thể nhận biết các BTST dựa trên những dấu hiệu sau [15]:

a) Bài tập có nhiều cách giải

b) Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi

c) Bài tập thí nghiệm

d) Bài tập cho thiếu, thừa, hoặc sai dữ kiện

e) Bài tập nghịch lí, nguỵ biện

f) Bài toán hộp đen

Trên đây là những dấu hiệu để nhận biết một bài tập sáng tạo về Vật lí Để giảiloại bài tập này, HS phải học cách thức hoạt động mà các nhà khoa học vật lí đã sửdụng để nghiên cứu các hiện tượng vật lí và khám phá ra những quy luật chi phối cáchiện tượng đó

Xu thế dạy học hiện nay coi trọng việc dạy cho HS chiến lược giải bài tập đểhình thành cho HS một phong cách khoa học tiếp cận bài toán nói chung, một điều vôcùng quan trọng đối với hoạt động lao động tương lai của họ

1.2.4 Chiến lược tổng quát giải bài tập vật lí

Người ta phân biệt chiến lược giải bài tập tổng quát và chiến lược giải bài tậpchung về vật lí Theo các tác giả P Zitzewitz và R Neff thì chiến lược tổng quát giảibài tập có thể coi là một con đường, một kế hoạch tổng thể tiến công vào việc giải bàitập Nó bao gồm sáu bước như sau[13,35]:

1) Diễn đạt thành lời bài tập

2) Định rõ tính chất bài tập, tức là phân tích thông tin đã cung cấp và xác định cái

gì đã biết và cái gì cần biết để giải được bài tập

3) Khám phá, tức là động não tìm các chiến lược tổ chức thông tin đã cho và tìm

cho được cái cần biết

Đây là một bước cực kì quan trọng của toàn bộ quá trình giải bài tập vật lí

Khám phá tức là học cách đối chiếu các thông tin đã cho (dữ kiện) với các thông tinyêu cầu phải tìm (đáp số) để đạt đến lời giải của bài tập Đó cũng là quá trình phải điđến những thông tin mới có giá trị gợi mở cho mình phương hướng tìm tòi khai thác dữkiện hữu ích, tìm ra các con đường có thể đi theo để đạt kết quả Đó cũng là những

chiến lược chung về giải bài tập vật lí và những chiến lược cụ thể ứng với từng lớp

hoặc từng loại bài tập vật lí nhất định Các chiến lược giải bài tập vật lí về thực chất là

những phương pháp nghiên cứu đặc thù của vật lí học Học sinh sẽ phải học cách vậndụng chúng dần từng bước vào việc giải bài tập vật lí để cuối cùng nắm vững chính nộidung khoa học vật lí cũng như các phương pháp của khoa học vật lí để có thể sử dụngmột cách thành thạo và sáng tạo vật lí học trong cuộc sống lao động của mình sau này.

Có thể kể một số chiến lược chung như sau:

- Lập một bảng các số liệu, hoặc một đồ thị

- Làm một mô hình để quan sát sự hoạt động, diễn biến của hiện tượng

- Hành động như mô tả trong bài tập (khi cần cũng tiến hành cả việc nghiên cứuthực nghiệm)

- Phỏng đoán kết quả của hiện tượng mô tả và kiểm tra lại Chiến lược này có thểgọi là “ thử và sai ”

- Đi giật lùi từ cái cần tìm đến cái đã cho trong bài tập

- Giải một bài tập đơn giản hơn hoặc một bài tập tương tự

- Hỏi chuyên gia (hoặc tìm tài liệu đọc thêm)

4) Kế hoạch, tức là quyết định chọn một chiến lược hoặc một nhóm chiến lược và

lập các bước phụ cho chiến lược đã chọn

5) Thực thi kế hoạch.

Trong quá trình giải bài tập thì các kĩ năng tính toán, kĩ năng thực hành vật líquyết định sự thành công của việc giải bài tập Mỗi bài tập là một dịp tốt giúp HS rènluyện kĩ năng

6) Đánh giá, tức là khẳng định điều đã làm được, khẳng định đã giải xong bài tập

và tại sao giải được hoặc tại sao không giải được

Trong kế hoạch tổng thể gồm sáu bước giải bài tập vật lí luôn có mặt các chiến

lược chung giải bài tập hiểu như là những phương pháp chung của vật lí học vận dụng

vào việc giải các bài tập vật lí đa dạng Trong khi học giải các bài tập vật lí theo chiến

lược cụ thể, cần yêu cầu HS phải nhanh chóng khái quát hoá về những chiến lược

(phương pháp) giải từng lớp bài tập tương đối bao quát

Để hoạt động giải bài tập vật lí của HS đạt kết quả tốt, GV cần phải trợ giúp HSbằng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy

1.3 Tình hình sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

Việc sử dụng BTST trong dạy học vật lí bị chi phối bởi nhiều yếu tố của quátrình dạy học như công tác xuất bản tài liệu phục vụ việc giảng dạy, thói quen sử dụngtài liệu tham khảo, nhận thức của GV về tầm quan trọng của việc bồi dưỡng tư duy vật

lí, tư duy sáng tạo trong học vật lí và nhận thức của họ về mục tiêu dạy học trong thế kỉmới

1.3.1 Tình hình xuất bản

Tình hình xuất bản SGK, sách bài tập vật lí và tài liệu tham khảo vật lí hiện nayrất phong phú về đầu sách Song do các tác giả biên soạn đều muốn tường minh hoácác phương pháp tiếp cận bài toán vật lí nên đã vô tình hạn chế rất lớn đến khả năngsáng tạo của HS khi giải bài tập vật lí

a) Sách giáo khoa và sách bài tập vật lí các lớpTHPT

+ Các bài tập trong SGK là bài tập để củng cố và luyện tập cho HS hầu hết là BTLT,các tác giả viết SGK sử dụng rất ít bài tập sáng tạo

+ Sách bài tập vật lí sử dụng kèm theo với SGK cũng đa phần dành cho BTLT, thỉnhthoảng mới có một bài mà khi giải đòi hỏi HS phải tư duy sáng tạo mới cho ra đáp số.+ Các bài tập trong SGK và sách bài tập vật lí THPT không có các bài tập liên hệ vớithực tiễn và tính chất của các bài tập nặng vể “giáo khoa, sách vở”

b) Tài liệu tham khảo môn vật lí

Trên thị trường sách tham khảo môn vật lí, các tác giả viết sách ít chú trọng đến

số lượng BTST Cũng như SGK, trong các sách tham khảo vật lí các bài tập luyện tậpchiếm một tỷ lệ rất lớn (trên 90%) Tuy vẫn có một số bài tập hay nhưng do cách viếtsách tham khảo trên thị trường hiện nay đã được các tác giả cung cấp sẵn cách giải,hoặc gợi ý cách giải, vì thế mà những bài tập có nội dung rất tốt trong việc phát triển tưduy nhưng vẫn hạn chế phát triển tư duy sáng tạo của HS khi giải

c) Tài liệu bồi dưỡng HS giỏi môn vật lí

Trong việc bồi dưỡng HS giỏi môn vật lí, nguồn tài liệu giúp GV chọn lọc bài tập

để bồi dưỡng là rất quan trọng Các tài liệu bồi dưỡng môn vật lí bậc THPT bằng tiếngnước ngoài như của các nước thuộc Liên bang Nga là nguồn tài liệu rất quí, bởi các tác

giả biên soạn sách đã rất đầu tư chất xám và chú trọng đến sự sáng tạo trong cách giải,phần lớn các bài tập trong các tài liệu này là BTST, hoặc nếu là BT đã có cách giải thìtrong các bước giải cũng cần có một sự đột phá về cách tiếp cận, nghĩa là đòi hỏi ngườigiải phải suy nghĩ để tháo một nốt thắt trong bài Tuy nhiên các tài liệu này, các bài tập

có nội dung mang tính “hàn lâm” rất cao và ít bài toán gắn với thực tế

Còn tài liệu bồi dưỡng HS giỏi xuất bản trong nước thì BTST chiếm một tỷ lệkhoảng 50% đến 60%, và nội dung của các BTST này cũng hầu hết là các bài toánthuần tuý lí thuyết, mà rất ít bài toán có ý nghĩa thực tế Hơn nữa, các bài tập được coi

là có tác dụng bồi dưỡng tư duy vật lí cũng có hạn chế, đó là các tác giả cho lời giải chitiết mà ít sử dụng câu hỏi định hướng tư duy, nên nếu không giải được thì HS thường

lệ thuộc vào lời giải

1.3.2 Thực trạng dạy học chính khoá

Chúng tôi đã tìm hiểu qua các đồng nghiệp giảng dạy môn vật lí ở các trườngTHPT về việc sử dụng BTST về vật lí trong dạy học chính khoá và nhận được kết quảnhư sau:

Trong các tiết bài tập ở lớp, hầu hết GV đều sử dụng BTLT, họ rất ít sử dụngBTST vì các nguyên nhân sau:

- Họ không ý thức được yêu cầu phải phát triển tư duy vật lí và tư duy sáng tạocho HS là cấp thiết

- Đa số GV thiếu hiểu biết sâu sắc về BTST và quy trình xây dựng BTST nên họrất ngại khi nói đến BTST và sử dụng nó trong dạy bài tập ở tiết học chính khoá

- Khi dạy bài tập luyện tập, nhiều GV cũng chỉ dừng lại ở việc dùng các côngthức vật lí để giải cho ra đáp số mà ít phân tích hiện tượng vật lí, cũng như không quantâm đến việc hình thành phương pháp tiếp cận và giải quyết vấn đề đặt ra trong bàitoán

- Trong khi dạy bài tập chính khoá, rất nhiều GV chỉ quan tâm đến việc củng cốkiến thức, ít quan tâm đến việc phát triển tư duy vật lí, nên không biết sử dụng hệthống các câu hỏi định hướng tư duy cho HS

1.3.3 BTST trong phát hiện học sinh giỏi vật lí cấp quốc gia từ năm 2006-2010

Công tác phát hiện và công nhận học sinh giỏi cấp quốc gia được tổ chức thôngqua hai kì thi đó là kì thi chọn đội tuyển dự thi quốc gia của các tỉnh, thành phố và kìthi chọn học sinh giỏi quốc gia được tổ chức hàng năm bằng hai vòng thi Do tính chấtđặc biệt của cuộc thi là chọn học sinh có năng khiếu và tài năng môn vật lí, nên đề thiphải đảm bảo được yếu tố sáng tạo cao trong khi giải

Qua theo dõi và nghiên cứu đề thi dùng để phát hiện và công nhận học sinh giỏiquốc gia môn vật lí từ năm 2006-2010, chúng tôi nhận thấy:

- Cấu trúc của đề thi thường là 7 câu trong thời gian 180 phút, được phân bốtheo các phần cơ, nhiệt, điện, quang, vật lí hạt nhân, vật lí hiện đại (thuyết tương đối)

và phương án thí nghiệm

- Nội dung của các bài toán vật lí trong đề thi phần lí thuyết chúng tôi nhậnthấy: các hiện tượng vật lí là khá rõ ràng, trừ bài toán phương án thí nghiệm còn cácbài toán phần lí thuyết thì tính sáng tạo cơ bản chỉ thể hiện ở công cụ toán học để giải.BTST được dùng trong các kì thi này, mức độ khó thường thế hiện ở thủ thuật toán học

để giải và hầu hết dùng công cụ là tích phân và vi phân Song nhiều bài đã có algoritgiải, sự sáng tạo được đánh giá qua các thao tác tính toán, mức độ sáng tạo càng cao,thì việc sử dụng công cụ toán học càng khó

Do vậy, kể cả bài tập thí nghiệm (lập phương án thí nghiệm) thì hàm lượngBTST chỉ ở mức 40% -50% trong các đề thi chọn đội tuyển dự thi HS giỏi quốc gia củacác tỉnh và trong đề thi chọn HS giỏi quốc gia, do quá trình bồi dưỡng GV đã sử dụngBTST nên tính mới của các bài tập chiếm một tỷ lệ thấp

1.3.4 BTST trong bồi dưỡng HS giỏi các cấp

Để phát hiện HS có năng khiếu môn vật lí, sử dụng BTST về vật lí để đánh giá

và phát hiện chính xác HS có năng khiếu môn vật lí là bước khởi đầu bắt buộc của quátrình bồi dưỡng HS giỏi các cấp Từ việc phát hiện HS có năng khiếu môn vật lí cho tớilúc họ trở thành HS giỏi môn vật lí, quá trình bồi dưỡng HS giỏi có ý nghĩa quyết định.Quá trình bồi dưỡng HS giỏi môn vật lí các cấp, để mang lại hiệu quả đòi hỏi GV phảibiết thường xuyên xây dựng BT mới và sử dụng BTST về vật lí một cách hợp lí Thông

qua quá trình bồi dưỡng HS giỏi môn vật lí và tìm hiểu qua GV giảng dạy vật lí ở cáctrường phổ thông và các trường chuyên, chúng tôi nhận thấy:

- Sau khi đã phát hiện được HS có năng khiếu môn vật lí, GV thường tổ chứcthành một nhóm để bồi dưỡng Ban đầu, bằng hệ thống BTLT củng cố kiến thức vật lí

cơ bản cho HS Khi các em đã nắm chắc kiến thức cơ bản, để bồi dưỡng tư duy vật lí,

tư duy sáng tạo thì bắt buộc GV phải sử dụng BTST Một số GV sử dụng các BTST để

bồi dưỡng là các bài tập khó trong các sách tham khảo, có thể gọi là ”BTST” nếu các

bài tập này khi sử dụng còn có tính mới với HS, không chứa angôrit giải

- Việc sử dụng hệ thống BTST có hiệu quả gắn liền với hệ thống câu hỏi địnhhướng, do đó xây dựng hệ thống câu hỏi gắn với các BTST khi dạy, tác dụng bồidưỡng tư duy vật lí và tư duy sáng tạo sẽ được nhân lên Thực trạng của công tác bồidưỡng HS giỏi môn vật lí các cấp là chưa phát huy hết lợi thế của BTST, vì nhiều GVkhông hiểu biết về BTST nên sử dụng BTST không khác gì BTLT đó là chỉ chú trọngđến việc giải cho ra đáp số mà ít để ý đến việc bồi dưỡng phương pháp tiếp cận vấn đềmột cách tích cực, họ không biết đến việc soạn câu hỏi định hướng tư duy dựa trên cácnguyên tắc sáng tạo Vì thế, việc bồi dưỡng HS giỏi các cấp trở nên nhồi nhét, đặc biệt

là bồi dưỡng HS giỏi cấp quốc gia trở thành công việc “nuôi gà chọi”, nên sau khi trở

thành HS giỏi nhiều em cũng chỉ là những người lao động có tri thức, còn sự sáng tạotrong lĩnh vực công tác của mình bị hạn chế rất nhiều

1.4 Xây dựng bài tập sáng tạo dùng trong dạy học vật lí

Trên cơ sở lí luận để xây dựng BTST, có nhiều cách xây dựng BTST Trongphạm vi đề tài này, chúng tôi sử dụng các nguyên tắc sáng tạo TRIZ để xây dựngBTST về vật lí

1.4.1 Nguyên tắc sáng tạo TRIZ- cơ sở phương pháp luận để xây dựng BTST về vật lí

Theo [4] các nguyên tắc sáng tạo TRIZ được hiểu là các thao tác tư duy đơn lẻ,chỉ ra hướng người giải cần suy nghĩ, chúng đóng vai trò trong phương pháp luận sángtạo và đổi mới như vai trò của chữ cái trong ngôn ngữ Trong khuôn khổ đề tài và theođịnh hướng nghiên cứu vận dụng vào dạy học, chúng tôi trình bày các nguyên tắc sáng

tạo của TRIZ có thể vận dụng để xây dựng BTST về vật lí dùng trong dạy học sáng tạonhư sau:

1 Nguyên tắc phân nhỏ

a) Chia đối tượng thành các phần độc lập

b) Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

c) Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

2 Nguyên tắc tách khỏi: tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay

ngược lại tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất cần thiết) ra khỏi đối tượng

3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài,

tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất

4 Nguyên tắc phản đối xứng: Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành

không đối xứng (giảm bậc đối xứng)

5 Nguyên tắc kết hợp: Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng

cho các hoạt động kế cận

6 Nguyên tắc vạn năng: Kết hợp một số chức năng trên một đối tượng.

7 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

a) Thực hiện trước sự thay đổi cần có đối với đối tượng

b) Sắp xếp đối tượng sao cho có thể hoạt động thuận lợi nhất

8 Nguyên tắc cầu (tròn) hoá: Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành

cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu

9 Nguyên tắc linh động

a) Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao chochúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc

b) Phân chia đối tượng thành từng phần sao cho chúng dịch chuyển với nhau

10 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”: làm dễ bài toán bằng cách giảm hoặc

tăng hiệu quả cần thiết một chút

11 Nguyên tắc sử dụng trung gian: sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp.

12 Thay đổi các thông số hoá lí của đối tượng: Thay đổi trạng thái đối tượng;

thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc, độ dẻo; thay đổi nhiệt độ, thể tích

13 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 thayđổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định

d) Sử dụng trường kết hợp với các hạt sắt từ

14 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 tính chất) với vật liệu chếtạo đối tượng cho trước

1.4.2 Mô hình xây dựng BTST nhờ vận dụng nguyên tắc TRIZ

Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong vật lí học, sự tương tự về bản chất củaquá trình nhận thức của HS khi học tập vật lý và của nhà vật lý khi nghiên cứu vật lý;quan hệ giữa TRIZ và BTST, tham khảo phương pháp xây dựng BTST của các tác giảPhạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước và Nguyễn Thị Xuân Bằng, chúng tôi vận dụngphương pháp xây dựng bài tập sáng tạo để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS trong dạyhọc vật lý phổ thông theo các bước như sau:

+ Lựa chọn bài tập xuất phát (đó có thể là BTLT hay BTST)

+ Giải bài tập xuất phát dạng tổng quát

+ Phân tích hiện tượng vật lí, kết quả bài tập- cơ sở để sử dụng các nguyên tắcsáng tạo

+ Sử dụng các nguyên tắc sáng tạo để xây dựng các bài tập sáng tạo

+ Sử dụng các nguyên tắc sáng tạo phù hợp để ra câu hỏi định hướng tư duy cho

Định hướng giải BTST

Đánh giá tính sáng tạo của BTST

Sơ đồ1 Mô hình xây dựng BTST dùng trong dạy học

Sau đây, chúng tôi phân tích mô hình xây dựng BTST qua ba ví dụ sau:

- Bài tập xuất phát: Một điểm sáng S nằm trong nước trong suốt có chiết suất

4

3

n  cách mặt nước một đoạn d=30cm Người quan sát đặt mắt ngoài không khí quan

sát theo phương thẳng đứng sẽ thấy ảnh cách mặt thoáng bao nhiêu?

- Nhận xét:

Đây là một bài tập luyện tập bình thường, giải bài toán này giúp HS rèn luyện kĩnăng vận dụng công thức tạo ảnh qua lưỡng chất phẳng, khi góc tới nhỏ thì vị trí ảnhđược xác định theo công thức:

/

2 1

S H SH

n  n với n1 là chiết suất của môi trường chứa S

(nước có n 1 = 4/3) ; n2 là chiết suất của môi trường chứa tia ló (không khí có n2=1) Đểquan sát được ảnh này, tia ló tạo ảnh phải đi vào mắt nên mắt phải quan sát theophương thẳng đứng để đảm bảo điều kiện góc nhỏ Khi vận dụng công thức này HSthường không để ý đến điều kiện là góc tới nhỏ; và cũng ít chú ý đến sự tạo ảnh bởi sựphản xạ mờ ở mặt phân cách (mặc dù người đặt mắt ngoài không khí không nhìn thấyảnh mờ này của S) Đó là những cơ sở để ta vận dụng các nguyên tắc sáng tạo nhằmxây dựng BTST

- Nếu quan sát với góc tới không nhỏ, tức là góc tới lớn thì kết quả sẽ thay đổi,

vì vậy sử dụng nguyên tắc đảo ngược và nguyên tắc kết hợp ta được BTST là ví dụ 1

có ý nghĩa thực tế như sau:

Ví dụ 1: Đáy của một hồ nước trong là một mặt phẳng nằm ngang Một người

đứng xuống đáy hồ mà không bị ngập đầu sẽ quan sát thấy hình dạng của đáy hồ nhưthế nào?

* Ta thấy về tác dụng dạy học vật lí của bài toán 1 đã có sự thay đổi về chất so vớibài tập xuất phát của nó, đặc biệt là tính thực tiễn, tính vận dụng sáng tạo kiến thức trong tìnhhuống mới Từ bài tập xuất phát, chỉ huy động kiến thức tạo ảnh qua lưỡng chất phẳng khi góctới nhỏ, còn giải quyết bài toán 1 đòi hỏi HS phải tư duy sáng tạo ở chỗ: chùm sáng hẹp tạoảnh có góc tới lớn xuất phát từ các điểm xa hơn của đáy hồ thì ảnh tạo bởi chùm ló này dịchlên nhiều hơn so với vị trí đáy hồ ở chỗ người đứng, kết quả là chỗ mình đứng sẽ thấy sâuhơn, xung quang thấy cao hơn và càng xa thì càng được nâng lên, nghĩa là đáy hồ hình như

“lõm“ hơn ở chỗ mình đứng, còn xung quanh thì hình như “lồi” lên Yếu tố sáng tạo ở đây là

“làm thế nào?” để rút ra được kết quả quan sát và “tại sao” lại thu được kết quả đó.

Vận dụng bài tập xuất phát, HS sẽ nhận xét được ảnh của một điểm được nâng lên so

với nó (nguyên tắc kết hợp), nhưng để xét cả đáy hồ thì GV có thể gợi ý: ảnh của các điểm

trên đáy hồ có được nâng lên đều không? Đây là tình huống mà HS sẽ bế tắc!

GV gợi ý: chỉ có các tia sáng xuất phát từ điểm ở chỗ ta đứng ló ra không khí là góc tới nhỏ,

còn các điểm khác trên đáy hồ cho tia ló có góc tới lớn (nguyên tắc đảo ngược), thế làm thế

nào để xác định ảnh của các điểm này ? Câu hỏi này HS sẽ trả lời được nhờ vận dụng địnhluật khúc xạ ánh sáng Độ nâng ảnh của các điểm này phụ thuộc thế nào vào góc tới và các

điểm càng xa thì góc tới càng lớn, nên kết quả quan sát như thế nào? (nguyên tắc linh động và

nguyên tắc kết hợp) Cuối cùng vận dụng nguyên tắc kết hợp để rút ra kết quả quan sát: chỗ

đứng sâu nhất, xung quanh thì lồi lên

* Các phân tích trên cho phép khẳng định bài tập mới xây dựng được là sản

phẩm sáng tạo của bài tập xuất phát Đó là một BTST có thể sử dụng trong dạy họcnhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS

- Nếu thay đổi cách hỏi, ta có thể chuyển bài tập xuất phát thành BTST2 là một

bài tập thí nghiệm, nghĩa là vận dụng nguyên tắc linh động, nguyên tắc thay đổi thông

số lí hoá của đối tượng đối với bài tập xuất phát ta được BTST là

ví dụ 2 có nội dung như sau:

Ví dụ 2: Chỉ bằng một cái thước ngắn có vạch chia độ, hãy

đo chiết suất của nước trong một cái chậu Từ đó, hãy khảo sát

chiết suất của nước theo nhiệt độ?

S

S / A / H A

Hình 1

* Rõ ràng ý nghĩa của việc phát triển tư duy khi giải bài toán 2 đã có sự thay đổi vềchất so với bài tập xuất phát của nó, đặc biệt là tính thực tiễn, tính vận dụng sáng tạo kiến thứctrong tình huống mới Thoạt nhìn, bài tập 2 không thấy có mối liên hệ nào với bài tập xuấtphát, nghĩa là không hé lộ một điều gì về kiến thức cần huy động từ bài tập xuất phát Đây làbài tập có yếu tố sáng tạo “làm như thế nào?”

+ Từ bài tập xuất phát, nếu nhúng dây vào nước, ảnh của phần dưới được xác

định theo công thức S H/ SH n/ , muốn đo n ta phải xác định tỷ số n SH/

SH

 (nguyên

tắc linh động), nhưng làm thế nào để đo S / H ? Đây là tình huống HS sẽ phải tìm giải

pháp bằng tư duy sáng tạo Để định hướng tư duy cho HS, GV sử dụng nguyên tắc đối

tượng trung gian bằng cách nêu câu hỏi: Khi soi mặt mình vào chậu nước các em thấy

ảnh của mình là kết quả của hiện tượng nào? Sau khi HS đã giải quyết bài tập nhỏ trên

(đối tượng trung gian), vận dụng nguyên tắc kết hợp GV nêu câu hỏi định hướng: nếu

cắm thước thẳng đứng xuống cho thước chìm một phần trong nước và quan sát theophương gần như thẳng đứng thì ta sẽ thấy ảnh của hai phần thước như thế nào? Cuối

cùng GV gợi ý: hãy tìm phương án đơn giản tối ưu nhất để đo S / H, từ đó đo n? (phương

án tối ưu nhất là điều chỉnh cho ảnh của đầu dưới do khúc xạ qua lưỡng chất phẳng(LCP) nước-không khí trùng với ảnh đầu trên do phản xạ ở mặt nước, ảnh phản xạ của

đầu trên ở mặt nước đối xứng qua mặt nước nên ta đo được S / H và SH )

+ Sau khi đã biết cách sử dụng đo chiết suất của nước, sử dụng nhiệt kế vàthước (dùng cả nước đá nguyên chất) để khảo sát chiết suất của nước cũng là mộtphương pháp phát triển tư duy sáng tạo, đặc biệt là rèn luỵện kĩ năng thực hành

* Qua các phân tích trên, cho phép khẳng định bài tập mới xây dựng được là sảnphẩm sáng tạo của bài tập xuất phát nhờ vào việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo

- Nếu đặt dưới đáy chậu một gương phẳng nằm ngang thì kết quả quan sát sẽ có

sự thay đổi Sử dụng nguyên tắc thay đổi thông số lí hoá và nguyên tắc kết hợp ta có

thể chuyển bài tập cơ sở thành BTST là ví dụ 3 như sau:

Ví dụ 3: Một bể cá cảnh có đáy phẳng tráng bạc nằm ngang, chính giữa bể có

một con cá nhỏ cách mặt nước 30cm Chiết suất của nước là n=4/3 Người quan sát

theo phương thẳng đứng sẽ thấy cá ở vị trí nào?

* So với bài tập cơ sở, thì BTST3 đã có sự thay đổi về chất khi đặt thêm gươngphảng Yếu tố sáng tạo trong cách giải quyết vấn đề ở đây là HS phải tìm ra được thêmmột quá trình tạo ảnh nữa đó là tạo ảnh qua gương phẳng và lưỡng chất phẳng nước-không khí Hơn nữa, trong quá trình tạo ảnh này, mắt chỉ nhìn thấy ảnh cuối tạo bởi cáctia ló ra khỏi mặt nước mà không nhìn thấy ảnh phản xạ của đáy bể

* Khi giải BTST3, phải xét hai quá trình tạo ảnh theo đường đi của tia sáng để

S  S     S ; đây là quá trình độc lập với sự tạo ảnh ở

bài tập cơ sở, do vậy khi giải BTST3, phải vận dụng nguyên tắc sao chép cop pi;

nguyên tắc tách khỏi và nguyên tắc kết hợp

* Từ các phân tích trên, cho phép kết luận, khi giải BTST3 đòi hỏi HS phải biết

có tư duy sáng tạo, tư duy vật lí để phát hiện ra quá trình tạo ảnh thứ 2, do đó BTST3 làsản phẩm sáng tạo của bài tập xuất phát nhờ vào việc vận dụng các nguyên tắc sángtạo

* Có thể sơ đồ hoá quá trình xây dựng và định hướng giải các ví dụ BTST từ bàitập xuất phát như sau:

Ví dụ1: Đứng ở đáy

hồ phẳng nằm ngang, nhìn qua mặt nước sẽ thấy hình dạng đáy hồ ntn?

Định hướng giải BTST1

Ng.tắc đảo ngược Ng.tắc linh động Ng.tắc kết hợp

Ví dụ 2: Chỉ bằng

một cái thước chia

độ hãy đo chiết suất của nước

Ng.tắc linh động

Ng.tắc sử dụng đối tượng trung gian

Định hướng giải BTST2 Ng.tắc kết hợp

Ví dụ 2: Đáy bể nằm

ngang là gương phẳng, mắt ngoài không khí quan sát thấy cá ở vị trí nào

Định hướng giải BTST3

Ng.tắc thay đổi thông số lí hoá

Ng.tắc tách khỏi,ng.tắc kết hợp

Ng.tắc sao chép cop pi

Sơ đồ 2 Sơ đồ hoá quy trình xây dựng và định hướng giải các BTST nhờ ng.tắc TRIZ

Các biện pháp để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS bao gồm: Áp dụng rộng rãiphương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở các mức độ khác nhau; tăng cường sửdụng các phương tiện dạy học; rèn óc tưởng tượng tư duy không gian, tư duy logic choHS; cho HS luyện tập thao tác tư duy với các BTST; bồi dưỡng phương pháp tự học;nêu gương sáng tạo của các nhà khoa học bộ môn; động viên HS tham gia các cuộc thisáng tạo; tổ chức bồi dưỡng cho các HS có năng khiếu vật lí

BTST là một phương tiện có hiệu quả nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh.BTST về vật lí là bài tập mà giả thiết không có đủ thông tin đầy đủ liên quan đến hiệntượng quá trình vật lí, có những đại lượng vật lí được ẩn dấu, điều kiện bài tập khôngchứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng.Việc giải BTST phải trải qua giai đoạn chuyển nó về BT đúng cần giải

Vận dụng lí thuyết TRIZ, chúng tôi đề xuất quy trình xây dựng BTST như sau:

- Bước 1: Chọn BT xuất phát

- Bước 2: Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để chuyển BT xuất phát thành BTST

- Bước 3: Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để định hướng cho HS giải BTST

- Bước 4: Đánh giá tính sáng tạo của BT đã biến đổi được (dựa theo tính mới và tínhích lợi của BT nhìn theo góc độ bồi dưỡng tư duy sáng tạo) Kết luận về tính sáng tạo của

BT mới Các ví dụ dẫn ra nhằm minh hoạ cho việc xây dựng BTST bằng việc sử dụng một

số nguyên tắc của TRIZ

Phương pháp sẽ được vận dụng xây dựng hệ thống BTST phần Quang hình họclớp 11 ban KHTN sẽ trình bày ở chương 2

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN QUANG

HÌNH HỌC VẬT LÍ 11 BAN KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hệ thống BTST phần Quang hình học lớp 11 ban KHTN là công cụ bồi dưỡng

tư duy sáng tạo, tư duy vật lí phần quang hình nhằm thực hiện mục tiêu dạy học phầnkiến thức nói trên Các hình thức sử dụng BTST phù hợp trong dạy học sẽ nâng caohiệu quả của phương tiện bồi dưỡng tư duy sáng tạo đó là BTST

2.1 Mục tiêu dạy học của phần Quang hình học lớp 11 ban KHTN

Quang hình học là phần cuối của chương trình vật lí lớp 11 THPT, khảo sátđường đi của tia sáng trong các môi trường trong suốt khác nhau về phương diện hìnhhọc Mục tiêu của quang hình học là dựa vào định luật khúc xạ để xác định đường đi

của tia sáng đơn sắc qua các khối trong suốt và các ứng dụng của chúng trong đời sống

& trong kĩ thuật

Nội dung Quang hình học lớp 11 ban KHTN được trình bày thành 2 chương đólà: Khúc xạ ánh sáng (chương IV) và Mắt; Các dụng cụ quang (chương V)

Dạy học Quang hình học cần thực hiện mục tiêu theo chuẩn kiến thức, chuẩn kĩnăng [10, 237…299] Đây là yêu cầu bắt buộc đối với tất cả giáo viên khi thực hiệndạy học vật lí lớp 11 Trong khuôn khổ luận văn này chúng tôi quan tâm đến nhiệm vụbồi dưỡng tư duy cho HS- nhiệm vụ thứ hai và cũng là nhiệm vụ cuối cùng là cái đíchcần đạt đến của quá trình dạy học; đặc biệt là bồi dưỡng tư duy sáng tạo Do vậy, ngoàiviệc thực hiện mục tiêu theo chuẩn thì dạy học phần này cần đạt đến các mục tiêu nângcao sau:

- HS thường xuyên được thực hành các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ

( nguyên tắc phân nhỏ, nguyên tắc phẩm chất cục bộ, nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa,nguyên tắc kết hợp, nguyên tắc linh động,…)

- HS giải được các BTST qua đó thực hành các thao tác tư duy sáng tạo: cácBTST từ BTST1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20

- HS có khả năng tự đề xuất các BTST ở mức độ đơn giản

- HS biết vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để sáng tạo một số thí nghiệm vàchế tạo một vài dụng cụ ứng dụng hiện tượng khúc xạ ánh sáng ( ví dụ 1,2 vàBTST5,6,7)

- HS biết vận dụng các nguyên tắc sáng tạo và kiến thức phần quang hình học đểgiải thích một số hiện tượng liên quan đến tật mắt ngoài các tật khúc xạ mà SGK đãtrình bày (BTST 21, 22, 23, 24)

2.2 Logic trình bày kiến thức phần Quang hình học lớp 11 ban KHTN

Logic trình bày kiến thức phần Quang hình học lớp 11 ban KHTN được biểudiễn theo sơ đồ 2.1

xạ ánh sáng chiết suấtkhái niệm Đ.k ph.xạ toàn phần

Khảo sát đường đi của tia sáng đơn sắc qua mặt phân cách hai môi trường trong suốt

Mắt & Các dụng cụ quang

Lăng kính

Thấu kính Mắt

Kính lúp

K.hiển vi

K.Th văn

Cấu tạo và đ/n về phương diện quang hình

học

Đường đi của các tia sáng đơn sắc qua lăng kính và

sự tạo ảnh qua thấu kính

Sự điều tiết và giới hạn nhìn rõ

Các công thứcđịnh lượng

Các tật và cách sửa

Cách ngắm chừng

Số bội giác

Sơ đồ 2 Cấu trúc lôgic phần Quang hình học lớp 11 ban KHTN

2.3 Tìm hiểu thực trạng dạy bài tập nói chung, bài tập sáng tạo nói riêng phần quang hình học 11 ban KHTN

2.3.1 Nhận thức của giáo viên về bài tập nói chung, bài tập sáng tạo nói riêng

Thông qua việc tìm hiểu, nghiên cứu thực tế giảng dạy vật lí của giáo viên một

số trường THPT thuộc địa bàn thành phố Vinh và vùng phụ cận, chúng tôi rút ra đượcmột số nhận xét về GV khi họ nhận thức về vai trò tác dụng của bài tập vật lí nóichung và BTST nói riêng như sau:

- Bên cạnh một số GV xác định được đúng mục đích, yêu cầu của tiết dạy bài tậpvật lí, cụ thể ngoài việc xác định được kiến thức cơ bản cần kiểm tra và củng cố thì cònđặt ra yêu cầu về việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh, thì cónhiều GV nhận thức về vai trò, tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học của một sốgiáo viên chưa được đầy đủ, đa số chỉ thiên về vai trò kiểm tra, đánh giá kiến thức của