Vận dụng lí thuyết triz xây dựng bài tập sáng tạo dạy học dao động và sóng cơ vật lý 12 nâng cao

Lý do chọn đề tài Đã từ nửa thế kỷ qua và nhất là ngày nay, khoa học giáo dục trên thế giới coi trọng những nghiên cứu đổi mới dạy học ở trường phổ thông theo hướng đảm bảo sự phát triể

1

bộ giáo dục và đào tạo Tr-ờng đại học vinh

==== ====

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG LAN

VẬN DỤNG LÍ THUYẾT TRIZ XÂY DỰNG BÀI TẬP

SÁNG TẠO DẠY HỌC PHẦN “DAO ĐỘNG

VÀ SểNG CƠ” - VẬT LÍ 12 NÂNG CAO

CHUYấN NGÀNH : LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MễN VẬT LÍ

- Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Đình

Thước - người thầy, người hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ tôi

trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này

- Cơ sở đào tạo Sau đại học, trường Đại học Vinh; Hội đồng khoa học chuyên ngành LL&PPDH bộ môn Vật lí đã giúp đỡ tôi trong thời gian qua

- Lãnh đạo trường THPT Mai Thúc Loan, Sở GD - ĐT Hà Tĩnh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu và thực nghiệm sư phạm Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của Hội đồng chấm luận văn, thầy cô và bạn đọc

Vinh, ngày 20 tháng 12 năm 2009

Tác giả

Nguyễn Thị Phương Lan

4

M ỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp mới của luận văn 4

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG BÀI TẬP SÁNG TẠO VỀ VẬT LÍ 5

1.1 Năng lực tư duy sáng tạo của học sinh trong quá trình học Vật lí 5

1.1.1 Khái niệm năng lực 5

1.1.2 Khái niệm tư duy 6

1.1.3 Khái niệm sáng tạo 9

1.1.4 Khái niệm tư duy sáng tạo 9

1.1.5 Năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập 15

1.2 Bài tập sáng tạo và việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lí 16

1.2.1 Khái niệm bài tập sáng tạo 16

1.2.2 Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo về vật lí 17

1.3 Vận dụng TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí ở trường THPT 19

1.3.1 TRIZ là gì? 19

1.3.2 TRIZ trong xây dựng bài tập sáng tạo về vật lí 21

5 1.3.3 Vận dụng một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vào xây dựng bài

tập sáng tạo về vật lí 26

1.4 Chiến lược tổng quát giải bài tập vật lí 28

1.5 Định hướng tư duy học sinh trong quá trình giải bài tập vật lí 30

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 31

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC PHẦN “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ” VẬT LÍ 12 NÂNG CAO 33

2.1 Mục tiêu dạy học phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao 33

2.2 Logic trình bày kiến thức phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao 35

2.3 Thực trạng dạy học bài tập nói chung, bài tập sáng tạo nói riêng phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao 36

2.3.1 Nhận thức của giáo viên về bài tập sáng tạo 36

2.3.2 Học sinh học giải bài tập vật lí 37

2.3.3 Nguyên nhân thực trạng 37

2.4 Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao trong dạy học Vật lí 38

2.5 Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí 66

2.5.1 Hình thức sử dụng trên lớp 66

2.5.2 Các hình thức sử dụng khác 67

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 68

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 69

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 69

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 69

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 69

3.4 Nội dung thực nghiệm sư phạm 70

3.4.1 Công tác chuẩn bị 70

3.4.2 Tiến hành thực nghiệm 70

3.5 Kết quả thực nghiệm 83

3.5.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá 83

3.5.2 Đánh giá kết quả 84

6

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 88

KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đã từ nửa thế kỷ qua và nhất là ngày nay, khoa học giáo dục trên thế giới coi trọng những nghiên cứu đổi mới dạy học ở trường phổ thông theo hướng đảm bảo sự phát triển năng lực sáng tạo của HS, bồi dưỡng tư duy sáng tạo, bồi dưỡng tư duy khoa học, năng lực tự tìm tòi chiếm lĩnh tri thức, năng lực giải quyết vấn đề thích ứng được với thực tiễn cuộc sống, với sự phát triển của nền kinh tế tri thức Phương hướng đổi mới này đòi hỏi phải phân tích để nhận rõ những nhược điểm, hạn chế căn bản của thực trạng dạy học, chỉ ra được những nguyên tắc chỉ đạo và giải pháp cơ bản để khắc phục được những hạn chế đó nhằm thực hiện được những mục tiêu mong muốn

Qua thực tế giảng dạy cho thấy, việc giải BT vật lí của HS phổ thông còn gặp nhiều khó khăn Đa số HS thường giải BT vật lí như giải BT đại số mà không hiểu ý nghĩa vật lí của nó Mặt khác, các BT giáo khoa thường khác xa với những bài toán mà HS sẽ gặp trong cuộc sống Trong các phương tiện DHVL thì BTST là loại BT được xây dựng nhằm mục đích rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo cho HS, khi giải chúng, ngoài việc áp dụng kiến thức đã học, bắt buộc HS phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ Việc hiểu thấu đáo bản chất vật lí học, nhất là việc giải BT một cách thông minh sáng tạo sẽ giúp

HS giải quyết tốt các bài toán thực tế trong cuộc sống

Nội dung dạy học là kiến thức khoa học, là tư duy để chế biến kiến thức,

là nhân cách để khắc phục khó khăn trên con đường chiếm lĩnh tri thức nên nhà giáo đồng thời phải là nhà khoa học Người GV phải lựa chọn phương pháp, biện pháp để dạy và giáo dục cho từng đối tượng HS, những yêu cầu đó đòi hỏi người GV phải có lòng nhiệt tình và sự sáng tạo cao

Kiến thức phần “Dao động và sóng cơ” có liên quan đến rất nhiều đến các hiện tượng trong tự nhiên, giải quyết rất nhiều bài toán liên quan đến khoa

7 học kỹ thuật, mặt khác nó là nền tảng, cơ sở cho HS học các phần dao động điện, dòng điện xoay chiều, mạch dao động điện từ, sóng ánh sáng, sóng điện từ TRIZ là phương pháp luận sáng tạo với hệ thống công cụ thuộc loại hoàn chỉnh nhất hiện nay trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới Đây là lý thuyết về quá trình sáng tạo khoa học với cách tiếp cận dựa trên các quy luật phát triển

hệ thống nhằm xây dựng cơ chế định hướng trong tư duy sáng tạo, khắc phục nhược điểm cơ bản của phương pháp thử và sai đó là thiếu cơ chế định hướng

tư duy về phía lời giải, làm cho quá trình tư duy mang tính chất mò mẫm TRIZ kế thừa và sử dụng các thành tựu to lớn của tâm lí học sáng tạo, điều khiển học, lý thuyết thông tin, lý thuyết hệ thống, phép biện chứng, các phương pháp dự báo, sự tiến hóa và phát triển của hệ sinh học, lịch sử phát triển của khoa học TRIZ đã phát triển mạnh mẽ ở các nước trên thế giới và tại Việt Nam

Xuất phát từ cơ sở lý luận nói trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu:

“Vận dụng lí thuyết TRIZ xây dựng BTST dạy học phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng lý thuyết TRIZ xây dựng BTST dạy học phần “Dao động và

sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Những yêu cầu nâng cao chất lượng dạy và học Vật lý ở trường THPT

8

- Có thể vận dụng lý thuyết TRIZ xây dựng BTST phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lý 12 Nâng cao đảm bảo các yêu cầu của khoa học vật lí, tâm lí học và lí luận dạy học

- Việc sử dụng BTST một cách hợp lí sẽ góp phần bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho HS, nâng cao hiệu quả dạy học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

1 Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho HS

2 Nghiên cứu các tiêu chí của BTST, lý thuyết TRIZ để xây dựng và sử dụng hệ thống BT

3 Nghiên cứu nội dung kiến thức phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí

7 Xử lý phân tích kết quả thực nghiệm

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

+ Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học để làm sáng tỏ về mặt lý luận các vấn đề liên quan đến đề tài

+ Nghiên cứu chương trình SGK, sách BT, các tài liệu tham khảo để phân tích cấu trúc logic, nội dung của các biểu thức thuộc phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí12 Nâng cao

mẽ thì tư duy sáng tạo có tính quyết định Những nước mà người dân có tư duy sáng tạo tốt sẽ có một nền công nghiệp hiện đại, đem lại nhiều lợi nhuận

và giá trị thặng dư cao so với những nước khác Năng lực tư duy sáng tạo là tiêu chuẩn đánh giá đối với người lao động hiện nay Tư duy có phê phán không những chỉ giúp học tập tốt ở trường học mà còn giúp trở thành người công dân tốt trong việc ra những quyết định thông minh, để tìm ra những giải pháp sáng tạo, thích hợp, tối ưu cho mọi vấn đề xã hội yêu cầu Người có tư duy sáng tạo sẽ tìm được những giải pháp sáng tạo trong đấu tranh, lao động

vì sự sinh tồn và phát triển của xã hội loài người, nhu cầu sáng tạo thật to lớn Vậy năng lực tư duy sáng tạo là gì, các qui luật phát triển của nó như thế nào, biện pháp nào có thể giúp bồi dưỡng tư duy sáng tạo?

1.1 Năng lực tƣ duy sáng tạo của học sinh trong quá trình học Vật lí

1.1.1 Khái niệm năng lực

Năng lực còn gọi là khả năng thực hiện như khả năng văn nghệ, thể thao, khả năng tính nhẩm v.v… là một sự kết hợp linh hoạt và độc đáo của nhiều đặc điểm tâm lí của một người, tạo thành những điều kiện chủ quan, thuận lợi

11 giúp cho người đó tiếp thu dễ dàng, tập dượt nhanh chóng và hoạt động đạt hiệu quả cao trong một lĩnh vực nào đó [32, 13]

Trong khoa học tâm lí, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một loại hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao [28, 128]

Như vậy, người có năng lực về một mặt nào đó thì không phải nỗ lực nhiều trong quá trình công tác mà vẫn khắc phục được những khó khăn một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn những người khác

Năng lực gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến việc thực hiện một loại hành động hẹp, chuyên biệt đến mức thành thạo tự động hoá, máy móc Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm

vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn Ví dụ, người có kỹ năng, kỹ xảo thực hiện các phép đo lường thì có thể thực hiện nhanh chóng, chính xác các phép đo, khéo léo lắp ráp các thiết bị để đo lường Còn người có năng lực thực nghiệm thì ngoài việc thực hiện các phép đo, còn có việc thiết kế các thí nghiệm, xử lí các số liệu đo lường rút ra kết quả, giải thích đánh giá các kết quả đo được, rút ra kết luận khái quát

Nguồn gốc phát sinh và quá trình phát triển của năng lực là một vấn đề phức tạp, tuân theo quy luật chung của sự phát triển nhân cách Tâm lí học hiện đại cho rằng: con người mới sinh ra chưa có năng lực, chưa có nhân cách Sự hình thành và phát triển năng lực của con người chịu sự tác động của nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố sinh học, yếu tố hoạt động của chủ thể và yếu

tố giao lưu xã hội

1.1.2 Khái niệm tư duy

12

Tư duy là sự phản ánh trong bộ não con người những sự vật và hiện tượng, những mối liên hệ và mối quan hệ có tính quy luật của chúng Trong quá trình tư duy, con người dùng các khái niệm Nếu cảm giác, tri giác, biểu tượng là những sự phản ánh của các sự vật và hiện tượng cụ thể, riêng rẽ, thì khái niệm là sự phản ánh những đặc điểm chung bản chất của một loại sự vật

và hiện tượng giống nhau [30, 1]

Tư duy phản ánh thực tế một cách khái quát vì nó phản ánh những thuộc tính của hiện thực thông qua các khái niệm mà các khái niệm lại tách khỏi những sự vật cụ thể, những cái chứa đựng những thuộc tính đó Tư duy phản ánh hiện thực một cách gián tiếp vì nó thay thế những hành động thực tế với chính các sự vật bằng các hành động tinh thần với những hình ảnh của chúng cho phép giải quyết những nhiệm vụ thực tế thông qua hoạt động tinh thần bằng cách dựa trên những tri thức về các thuộc tính và các mối quan hệ của các sự vật được củng cố trong các khái niệm

Những đặc điểm của tư duy

- Tính “có vấn đề” Khi gặp những hoàn cảnh, những tình huống mà vốn hiểu biết đã có, phương pháp hành động đã biết của con người không đủ giải quyết, lúc đó con người rơi vào hoàn cảnh có vấn đề Khi ấy con người phải vượt khỏi phạm vi hiểu biết và đi tìm kiến thức, con đường giải quyết hay nói cách khác, con người phải tư duy

- Tính khái quát của tư duy Tư duy có khả năng khám phá những thuộc tính chung, những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật của hàng loạt sự vật, hiện tượng Do vậy, tư duy mang tính khái quát

- Tính gián tiếp của tư duy Ở mức độ nhận thức cảm tính, con người phản ánh trực tiếp sự vật, hiện tượng bằng các giác quan của mình và cũng chỉ có được những hình ảnh cảm tính về các sự vật, hiện tượng đó

13

- Tư duy có quan hệ trực tiếp với ngôn ngữ Trong quá trình tư duy, nhờ

sự tham gia của hệ thông tin ngôn ngữ mà con người tiến hành thao tác tư duy

- Tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính Tư duy và nhận thức cảm tính thuộc hai mức độ nhận thức khác nhau không tách rời nhau, có quan hệ chặt chẽ, bổ sung cho nhau, chi phối lẫn nhau trong hoạt động nhận thức Tư duy và kết quả của nó chi phối khả năng phản ánh của cảm giác và tri giác, làm cho con người mang tính lựa chọn, tính ý nghĩa

Như vậy, tư duy chỉ thực sự vào cuộc khi cá nhân có vấn đề và muốn suy nghĩ để giải quyết vấn đề Tư duy không phải là nguồn gốc của hành động mà chỉ là một mắt xích trung gian trong chuỗi nhu cầu hành động Do vậy, tư duy chịu tác động rất lớn của các nhu cầu, xúc cảm, thói quen Ngoài ra, tư duy có một khả năng rất to lớn mà trên thực tế nhiều người còn ít khai thác,

đó là khả năng tư duy điều khiển ngược trở lại các nhu cầu, xúc cảm thói quen

và hành động Nếu mọi người làm tốt việc điều khiển đó, số lượng các vấn đề không nảy sinh trong cuộc đời mình sẽ giảm đi một cách đáng kể

Tư duy vật lý

Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ định tính và định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật

lý, dự đoán các hệ quả mới từ các lý thuyết và vận dụng sáng tạo những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta có thể quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng của chúng Vì thế muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên phải phân tích được hiện

14 tượng phức tạp thành những thành phần, những bộ phận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, một số yếu tố

Trong quá trình nhận thức vật lý con người phải sử dụng tổng hợp nhiều hình thức tư duy như tư duy lý luận, tư duy lôgíc và những hình thức đặc thù của vật lý học như thực nghiệm, mô hình hoá…

1.1.3 Khái niệm sáng tạo

“Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh

thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị” (Sáng tạo Bách khoa toàn thư Liên Xô Tập 42, trang 54)

Sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kì cái gì có đồng thời tính mới và tính ích lợi “Tính mới” là sự khác biệt của đối tượng cho trước so với đối tượng cùng loại ra đời trước đó về mặt thời gian (đối tượng tiền thân) “Tính ích lợi” chỉ thể hiện ra khi đối tượng cho trước hoạt động theo đúng chức năng và trong phạm vi áp dụng của nó Khái niệm “phạm vi áp dụng” có xuất xứ từ luận điểm triết học “chân lý là cụ thể”: một kết luận là đúng chỉ trong không gian, thời gian, hoàn cảnh, điều kiện… cụ thể [8, 10]

Sáng tạo là tạo ra giá trị mới; giá trị mới đó có ích hay có hại là tuỳ theo quan điểm người sử dụng và đối tượng nhận hiệu quả của việc sử dụng Sáng tạo còn có nghĩa là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó phụ thuộc vào cái đã có sẵn [32, 17]

Như vậy, sáng tạo đòi hỏi “có đồng thời” tính mới và tính ích lợi Nói khác đi, tính mới phải đem lại giá trị thặng dư so với trước đó Sáng tạo có mặt ở bất cứ lĩnh vực nào trong thế giới vật chất và tinh thần

1.1.4 Khái niệm tư duy sáng tạo

Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ đưa người giải từ không biết cách tối ưu đạt đến mục đích đến biết cách tối ưu đạt mục đích, hoặc từ không biết

15 cách tối ưu đạt đến mục đích đến biết cách tối ưu đạt đến mục đích trong một

số cách đã biết [8, 13]

1.1.4.1 Các quy luật hình thành và phát triển của tư duy sáng tạo

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

- Vấn đề là trạng thái tâm lí của con người lúng túng xuất hiện trong quá

trình nhận thức hay trong hoạt động thực tiễn như một mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết, giữa chủ thể và khách thể [32, 95] Vấn đề 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 trong một số cách đã biết [8,11]

Tư duy sáng tạo hình thành và phát triển dần dần theo quy luật từ tiệm cận đến nhảy vọt, kiểu mưa dầm thấm lâu, hạt cát bé tích tụ lâu ngày thành bãi phù sa lớn Trong dạy học cần rèn luyện các kĩ năng tư duy sáng tạo cho

HS giúp họ giải quyết tốt các BT (vấn đề), về lâu dài tiến tới điều khiển tư duy sáng tạo

Sau đây là mô hình quá trình tư duy sáng tạo theo phương pháp thử và sai

và theo quan điểm lí thuyết thông tin

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

Trong TRIZ (Lí thuyết giải bài toán sáng chế) [8, 34], tri thức được hiểu

là thông tin có ý nghĩa đối với chủ thể (người có thông tin) Quan điểm này và quan điểm về quan hệ giữa nhu cầu cá nhân, tư duy và hành động cần được xem xét vận dụng trong dạy học để biến việc học thành hoạt động nhu cầu bức thiết cá nhân, học là niềm vui, là hạnh phúc chứ không phải học là gánh nặng hiện nay như trong nhà trường ở nước ta

Theo lí thuyết thông tin, quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định chính là quá trình biến đổi thông tin thành tri thức hoặc biến tri thức đã có thành tri thức mới, vì lời giải bài toán chính là thông tin đem lại ích lợi cho người giải (đạt được mục đích) Hình 1.1 mô hình hoá các giai đoạn của quá

16 trình tư duy để giải bài toán theo phương pháp thử và sai theo quan điểm lí thuyết thông tin

Hình 1.1 Mô hình hoá quá trình tư duy giải quyết vấn đề

theo phương pháp thử và sai

Trong dạy học, để phát triển tư duy sáng tạo cho HS cần hướng dẫn HS giải các BT theo các giai đoạn của quá trình được mô tả trong sơ đồ 1.1 Mô

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

17 hình đó còn cho thấy rằng có thể điều khiển tư duy sáng tạo bằng cách điều

khiển thành tố tâm lí trong tư duy sáng tạo

1.1.4.3 Các yếu tố và quá trình tâm lý trong tư duy sáng tạo

Các công trình nghiên cứu về tâm lí học sáng tạo [8, 40], đã chỉ ra rằng,

tư duy sáng tạo là sự nhảy vọt về chất của quá trình tích luỹ về lượng của các thành tố tâm lí: Trí nhớ, tính liên tưởng, trí tưởng tượng, ngoài ra trực giác (linh tính) cũng có vai trò quan trọng

a) Trí nhớ: có chức năng ghi nhớ, lưu trữ, tái hiện các thông tin mà chủ

thể đã và đang có Nhờ trí nhớ, tri thức đã học được vận dụng trong tình huống mới Như vậy, trí nhớ là một điều kiện quan trọng đối với sự phát triển tư duy sáng tạo Ngoài chức năng ưu việt của trí nhớ, TRIZ phát hiện ảnh hưởng tiêu cực của trí nhớ đối với tư duy sáng tạo: trí nhớ tạo nên tính ì tâm lý hướng suy nghĩ của người giải bài toán về phía quen thuộc, đã biết, cản trở đi đến cái mới Dựa vào quy luật hoạt động của trí nhớ, trong dạy học, để tăng cường trí nhớ cho HS, cần dạy kiến thức một cách có hệ thống từ dễ đến khó, quá trình truyền thụ kiến thức phải theo các giai đoạn: nhận biết  thông hiểu  vận dụng, các kiến thức đã học cần được hệ thống hoá để sắp xếp chúng trong bộ nhớ Trí nhớ là hoạt động của phản xạ có điều kiện, thông tin phải được lặp đi lặp lại nhiều lần mới thành lập được phản xạ có điều kiện nên thường xuyên

ôn tập là một phương pháp có hiệu quả để tăng cường trí nhớ Dùng nhiều phương tiện trực quan để truyền thụ kiến thức nhằm gây ấn tượng mạnh giúp

HS nhớ lâu kiến thức Mục đích học tập chính xác, thái độ học tập nghiêm túc,

nỗ lực học tập, đào sâu suy nghĩ là ngọn nguồn sinh ra hứng thú học tập, là điều kiện để phát triển trí nhớ

b) Tính liên tưởng là khả năng của con người từ ý nghĩ này thông qua một

mối liên kết dựa trên kinh nghiệm nào đó để đi đến ý nghĩ khác Liên tưởng xảy ra theo nhiều hướng khác nhau tuỳ theo người suy nghĩ chú ý nhấn mạnh

18 vào khía cạnh nào của đối tượng suy nghĩ Khả năng liên tưởng giúp cho việc xuất phát các ý tưởng trong đó có ý tưởng sáng tạo

Trong dạy học, cần chú ý phân tích quá trình vận dụng trí nhớ để phát hiện mối liên hệ giữa BT tình huống xuất phát với các BT khác tương tự Cần hướng cho HS suy nghĩ theo một định hướng rõ ràng: từ nhu cầu giải BT đến thu nhận thông tin từ BT và các nguồn thông tin khác, phát hiện mối liên hệ giữa thông tin được cung cấp, trí nhớ và mục tiêu cần đạt tới Cần đặt câu hỏi loại như kiến thức này (kia) có thể dùng ở đâu? Ví dụ nào minh hoạ? Kiến thức này liên quan gì đến thông tin mình được cung cấp, liên quan gì đến mục tiêu của BT? Việc tập cho HS dùng phép liên tưởng trong các BTST sẽ hình thành và phát triển ở họ năng lực liên tưởng

c) Trí tưởng tượng: Tưởng tượng giúp ta nhìn thấy trước sản phẩm hoạt

động trong nhiều trường hợp, là một hoạt động mang tính sáng tạo Trí tưởng tượng cung cấp cho con người những gì mà thực tại chưa kịp hoặc không thể cho con người Người có tri thức và kinh nghiệm thực tiễn phong phú, đa dạng thường có năng lực tưởng tượng mạnh hơn hẳn người chỉ biết một mặt của tri thức Để phát triển trí tưởng tượng cho HS, các BT (vấn đề) cần xuất phát từ thực tiễn, phải đa dạng, việc giải BT phải sử dụng kiến thức tổng hợp của nhiều môn học

d) Trực giác (linh tính): Trực giác giúp người giải có nhiều ý tưởng từ

vùng tiềm thức và vô thức trong quá trình giải toán ngoài các ý tưởng có nhờ ý thức Để hình thành khả năng trực giác cho HS, cần tạo không khí học tập thoải mái, không ràng buộc, hạn chế để suy nghĩ trong vùng ý thức rõ ràng, mạch lạc, thoải mái Từ đó giúp giải phóng thêm nhiều ý tưởng xuất phát từ miền tiềm thức và vô thức

Như vậy cần tích luỹ về lượng cho các thành tố tâm lí: Trí nhớ, tính liên tưởng, trí tưởng tượng, trực giác để dẫn đến sự nhảy vọt về chất đó là tư duy sáng tạo

19

1.1.4.4 Các biện pháp rèn luyện tư duy sáng tạo

- Tập thói quen tự đặt câu hỏi: Đặt những câu hỏi để tìm hiểu thế giới quanh

ta là biểu hiện trí thông minh sáng tạo của con người lúc nhỏ Khi lớn lên vì hoàn cảnh sống, lao động khác nhau, nhất là học theo lối nhồi sọ, nhiều người không có điều kiện bộc lộ và rèn luyện tư duy sáng tạo Nghiên cứu khoa học là một hình thức giúp tự đặt câu hỏi và trả lời tốt nhất

- Rèn luyện tinh thần độc lập suy nghĩ: Người có tư duy độc lập mới có tư duy phê phán và tiến tới tư duy sáng tạo

- Tư duy tập thể nâng cao chất lượng tư duy sáng tạo: Những hiểu biết từ tư duy độc lập lúc ban đầu chưa đầy đủ, toàn vẹn, nhờ tư duy tập thể qua các hoạt động của nhóm, tổ, xê-mi-na, hội thảo v.v… được điều chỉnh bổ sung phù hợp với thực tế khách quan

- Nghiên cứu khoa học phát triển tư duy sáng tạo: Người tham gia nghiên cứu khoa học trước tiên biết phát hiện vấn đề rồi xác định đề tài nghiên cứu Sau đó, công phu xây dựng quy trình nghiên cứu, tức là những việc với yêu cầu chất lượng xác định theo một trình tự thời gian nhất định

- Đổi mới tư duy cũ, giáo điều, máy móc, thiếu biện chứng để có tư duy sáng tạo

- Tư duy toàn diện mới có tư duy sáng tạo

- Dĩ bất biến, ứng vạn biến là một phương pháp giải quyết vấn đề mang tính sáng tạo cao

- Rèn luyện kĩ năng tư duy sáng tạo

+ Kĩ năng trôi chảy, kĩ năng linh hoạt, kĩ năng chi tiết

- Rèn luyện kĩ năng phát hiện và giải quyết vấn đề

“Ba vấn đề cần cho giáo dục trẻ em Việt Nam là dạy cách giải quyết vấn đề,

cách làm việc tập thể và cách giao tiếp hiệu quả” (A.Steer, Giám đốc Ngân hàng

thế giới, Năm 2002)

20

“Cần bồi dưỡng cho người học năng lực tư duy sáng tạo và năng lực giải

quyết vấn đề” (NQ-TU-4 Khoá VII-1-1993)

Như vậy, muốn rèn luyện tư duy sáng tạo của người học thì điều quan trọng nhất là phải tổ chức, hướng dẫn, tạo điều kiện cho HS tích cực tự lực tham gia vào quá trình tái tạo cho mình kiến thức mà nhân loại đã có, tham gia giải quyết các vấn đề học tập, qua đó phát triển năng lực sáng tạo HS học bằng cách làm, tự làm, làm một cách chủ động say mê hứng thú, chứ không phải bị ép buộc Vai trò của

GV không còn là giảng dạy, minh họa nữa mà chủ yếu là tổ chức, hướng dẫn tạo điều kiện cho HS hoạt động, thực hiện thành công các hoạt động học đa dạng mà kết quả dành được kiến thức và phát triển được năng lực

1.1.5 Năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập

Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới [27, 133]

Trong nghiên cứu vật lý, quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki Chu trình này gồm bốn giai đoạn, trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện thực nghiệm khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả thuyết Trong hai giai đoạn này, không có con đường suy luận lôgic mà phải chủ yếu dựa vào trực giác [22]

21

Hình 1.2 Chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki

Năng lực sáng tạo khoa học nói chung của mỗi cá nhân thể hiện ở chỗ cá nhân đó có thể mang lại những giá trị mới, những sản phẩm mới quý giá đối với nhân loại

Đối với HS, năng lực sáng tạo trong học tập chính là năng lực biết giải quyết vấn đề trong học tập để tìm ra cái mới ở một mức độ nào đó thể hiện được khuynh hướng, năng lực, kinh nghiệm của cá nhân HS Cụ thể, đó là năng lực tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, năng lực phát hiện ra điều chưa biết, chưa có, đồng thời tạo ra cái chưa biết, chưa có và không bị phụ thuộc,

gò bó vào cái đã có

Năng lực sáng tạo không phải chỉ bẩm sinh mà được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể Vì vậy, muốn phát huy năng lực sáng tạo trong học tập, GV phải rèn luyện cho HS thói quen nhìn nhận mỗi sự kiện dưới những góc độ khác nhau khi phải xử lý một tình huống Cần giáo dục cho HS không vội vã, bằng lòng với giải pháp đầu tiên được đề xuất, không suy nghĩ cứng nhắc theo quy tắc lý thuyết đã học trước đó, không máy móc vận dụng những mô hình hành động đã gặp trong sách vở để ứng xử trước những tình huống mới

Từ những đặc điểm cơ bản của hoạt động sáng tạo trong học tập [30, 40],

ta có thể thấy những năng lực sáng tạo của HS:

- Năng lực tự học chuyển các tri thức và kĩ năng đã biết sang một tình huống mới

- Năng lực nhìn thấy những vấn đề mới trong điều kiện quen biết

- Năng lực nhận thấy chức năng mới của đối tượng quen biết

- Năng lực nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu

1.2.1 Khái niệm bài tập sáng tạo

BT vật lí rất đa dạng và phong phú, có nhiều cách gọi tên, phân loại khác nhau tuỳ theo việc chọn tiêu chí khác nhau Nếu căn cứ vào tính chất của quá trình tư duy khi giải BT là tính chất tái hiện (tái hiện cách thức thực hiện) hay

tính chất sáng tạo có thể chia thành hai loại:

1.2.2 Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo về vật lí

23 Theo Ra-zu-mốp-xki, BTST được chia thành hai loại:

BT nghiên cứu: (Trả lời câu hỏi: Tại sao?) và BT thiết kế (Trả lời câu hỏi: Làm thế nào?) Trong BT thiết kế đòi hỏi HS phải đề xuất một thiết bị (vẽ các bộ phận chính và sắp xếp chúng) để thoả mãn yêu cầu tạo ra một hiện tượng vật lí nào đó Trong BT nghiên cứu yêu cầu HS nghiên cứu để giải thích một hiện tượng mới gặp nào đó

Để có thể nhận biết các BTST chúng ta dựa trên những dấu hiệu sau [22]:

a) Bài tập có nhiều cách giải

Dạng BT này sẽ tạo cho HS thói quen nhìn nhận vấn đề dưới nhiều góc

độ, kích thích tính sáng tạo của họ

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

Loại BT này thường có nhiều câu hỏi, câu hỏi một là BT luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu vẫn áp dụng phương pháp giải như trên thì sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự biến đổi về chất

c) Bài tập thí nghiệm

BT thí nghiệm vật lí gồm BT thí nghiệm định tính, BT thí nghiệm định lượng BT thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ vật lí hoặc yêu cầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra BT thí nghiệm định lượng gồm

BT đo đạc các đại lượng vật lí, minh hoạ quy luật vật lí bằng thí nghiệm

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

Việc nhìn nhận các vấn đề trong loại BT này có tác dụng rèn luyện tư duy phê phán, tư duy sáng tạo cho HS Để giải quyết được vấn đề của BT này,

HS cần phải có sự phát hiện ra những điều chưa hợp lí và có được sự lí giải cần thiết, tự cung cấp số liệu cho bài toán thiếu dữ kiện, nếu là đề toán sai thì phải tìm ra chỗ sai và chọn giải pháp tối ưu làm cho đề toán hết sai Loại BT này còn gặp trong trường hợp HS cần có ý tưởng để đề xuất hoặc thiết kế vận dụng tri thức để đạt được yêu cầu nào đó của cuộc sống hay kĩ thuật

24

e) Bài tập nghịch lí, ngụy biện

Đây là dạng BT chứa đựng một sự ngụy biện nên dẫn đến nghịch lí: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hay mâu thuẫn với nguyên tắc, định luật vật lí đã biết Các dấu hiệu d và e có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện cho HS; giúp cho tư duy có tính nhạy bén

f) Bài toán hộp đen

Theo Bunxơman, bài toán hộp đen gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng mà cấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu cho các dữ kiện “đầu vào”,

“đầu ra” Giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa dữ kiện “đầu vào”, “đầu ra” để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen Tính chất quá trình tư duy của HS khi giải bài toán hộp đen tương tự với quá trình tư duy của người kĩ sư nghiên cứu cấu trúc của chiếc đồng hồ mà không có cách nào tháo được chiếc đồng hồ đó ra, anh ta phải đưa ra mô hình cấu trúc của đồng hồ, vận hành mô hình đó, điều chỉnh

mô hình cho đến khi hoạt động của nó giống như chiếc đồng hồ thật, thì khi

đó mô hình sáng tạo của người kĩ sư phản ánh đúng cấu tạo của chiếc đồng hồ thật Chính vì vậy bài toán hộp đen ngoài chức năng giáo dưỡng còn có tác dụng bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS

Trên đây là những dấu hiệu để nhận biết một BTST về vật lí Để giải loại

BT này, HS phải học cách thức hoạt động mà các nhà khoa học vật lí đã sử dụng để nghiên cứu các hiện tượng vật lí và khám phá ra những quy luật chi phối các hiện tượng đó

Xu thế dạy học hiện nay coi trọng việc dạy cho HS chiến lược giải BT không những hữu ích đối với việc giải các BT giáo khoa, mà còn cần thiết hình thành cho HS một phong cách khoa học tiếp cận bài toán nói chung, một điều vô cùng quan trọng đối với hoạt động sáng tạo lao động trong tương lai của họ

và kỹ thuật Giải quyết vấn đề và ra quyết định”

Người đặt nền móng cho khoa học nghiên cứu tư duy sáng tạo để xây dựng các phương pháp, các quy tắc làm sáng chế và phát minh trong mọi lĩnh vực là nhà toán học Papos (thế kỉ 3, Hy lạp cổ) Đầu tiên môn khoa học này

có tên là Heurictics (khoa học sáng tạo) Về sau, trong Hội nghị quốc tế nghiên cứu sáng tạo (năm 1990, tại Mỹ): thuật ngữ khoa học sáng tạo bằng tiếng Anh được đề nghị là: Creatology Hiện tại trên thế giới có khá nhiều phương pháp, phương pháp luận sáng tạo được xây dựng dựa trên những cách tiếp cận khác nhau Cách tiếp cận dựa trên các quy luật phát triển hệ thống với mục đích xây dựng cơ chế định hướng phát triển tư duy sáng tạo (nhằm khắc

phục nhược điểm cơ bản nhất của phương pháp thử và sai) như: Lý thuyết giải

các bài toán sáng chế, phiên âm từ tiếng Nga của TPИЗ (Teopuя Pешения

Изобретательских Задач, thuật ngữ tiếng Anh: Theory of inventive problem

solving tips) viết tắt theo tiếng Nga và chuyển sang kí tự Latinh là TRIZ, từ

đó hình thành Phương pháp luận sáng tạo (Sáng tạo học) Tác giả của TRIZ là ông Genrikh Saulovich Altshuleter (1926-1998), nhà sáng chế đồng thời là nhà văn viết truyện khoa học viễn tưởng người Nga Từ những năm 1980, TRIZ phát triển mạnh mẽ ở Liên xô và nhanh chóng truyền bá sang các nước; Nhật Bản, Pháp, Anh, Đức, Thụy Điển, Tây Ban Nha, Israel, Mexico,… Riêng Mỹ tiếp nhận chậm hơn (từ năm 1991) nhưng phát triển nhanh chóng, lôi kéo nhiều chuyên gia về TRIZ từ Nga sang Mỹ,… thành lập viện TRIZ,

26 viện Altshuler, trường Đại học TRIZ… Trong các môn học tại Đại học Harvard không có môn nào thu hút nhiều sinh viên ghi danh học như môn

“101 tư duy về tư duy” (“101 thinking about thinking” – 101 là mã số chung cho tất cả các giáo trình nhập môn tại Đại học Mỹ), những nguyên tắc cơ bản TRIZ là một trong những nội dung cơ bản của môn học này Ở nước ta, những hoạt động liên quan đến khoa học về tư duy sáng tạo mới thực sự bắt đầu vào cuối thập kỷ 70 và còn mang tính tự phát, không thuộc hệ thống giáo dục Phan Dũng là người đầu tiên đưa sáng tạo học một cách bài bản vào Việt Nam “Trung tâm sáng tạo khoa học kỹ thuật” do Phan Dũng sáng lập ra đã hoạt động có hiệu quả Đến nay tính thuyết phục của TRIZ đã được khẳng định, ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh các lớp học về TRIZ liên tục được khai giảng cho mọi đối tượng chủ yếu là người lớn, hiện nay chương trình dạy

40 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ đã được trình chiếu trên kênh VTV6 - Đài truyền hình Việt Nam

TRIZ trở thành lý thuyết lớn với hệ thống công cụ thuộc loại hoàn chỉnh nhất hiện nay trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới TRIZ gồm [8]:

- 9 quy luật phát triển hệ thống

- 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản dùng để khắc phục các mâu thuẫn

kỹ thuật

- 11 biến đổi mẫu dùng để giải các bài toán sáng chế

- Chương trình giải các bài toán ARIZ

Chưa kể người sử dụng còn có thể tiếp tục tổ hợp những thành phần này lại với nhau theo vô vàn cách để có được sự đa dạng vô tận

1.3.2 TRIZ trong xây dựng BTST về vật lí

+ TRIZ và BTST về vật lí ở trường phổ thông có điểm chung đó là “bài toán có vấn đề” cần phải tìm phương pháp giải quyết

+ TRIZ là phương pháp luận sáng tạo nhằm mục đích tạo ra bất kì cái gì

có đồng thời tính mới và tính ích lợi Cụm từ “bất kì cái gì” nói lên rằng sáng

27 tạo có mặt ở bất kỳ lĩnh vực nào trong thế giới vật chất và tinh thần, kể cả lĩnh vực xây dựng BTST

+ TRIZ và BTST có cùng một đối tượng là nghiên cứu và hoàn thiện

tư duy sáng tạo - quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định của mỗi người, có cùng mục đích là trang bị cho người học hệ thống các phương pháp và kỹ năng cụ thể, giúp họ nâng cao năng suất hiệu quả về lâu dài, tiến tới điều khiển tư duy sáng tạo để tiến tới hoàn thiện con người trong các mối quan hệ con người với con người, con người với xã hội, con người với công

cụ lao động và con người với tự nhiên

+ Mặt khác TRIZ và BTST có sự tương tự về bản chất là tìm ra cái mới,

đi từ cái chưa biết đến biết; chỉ khác nhau về mức độ và điều kiện nhận thức

“Cái mới” trong dạy học có tính cục bộ (trong phạm vi lớp học, thậm chí trong từng cá nhân người học) “Cái mới” trong TRIZ là cái mới đối với cả nhân loại (gọi là phát minh hay sáng chế) “Cái mới” cần phải đạt được theo con đường của nhận thức sáng tạo, chịu sự chi phối của quy luật nhận thức do Lênin nêu ra: từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, và từ tư duy trừu tượng trở về với thực tiễn, là con đường của nhận thức chân lý, nhận thức hiện tại khách quan

+ TRIZ là lý thuyết giải các bài toán sáng chế trong kỹ thuật, mà Vật lí học là một khoa học mà lý thuyết và sản phẩm của nó liên quan rất nhiều đến lĩnh vực khoa học kỹ thuật

Dựa vào các lí do trên, trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi chỉ vận dụng một số nguyên tắc trong 40 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ để xây dựng BTST về vật lí Nghiên cứu lí luận dạy học, chúng ta có thể chuyển các nguyên tắc sáng tạo trong TRIZ thành các nguyên tắc sáng tạo để xây dựng BTST theo sơ đồ sau:

[NTST trong TRIZ] →ψ→ [NTST trong xây dựng BTST]

28 Nghĩa là các NTST trong TRIZ chuyển thành NTST trong xây dựng BTST qua xử lí sư phạm ψ cho thích hợp với môi trường và điều kiện dạy học Để khai thác tối đa hiệu quả của các nguyên tắc sáng tạo ta cần hiểu lời phát biểu của các thủ thuật theo nghĩa rộng, nghĩa khái quát một cách biện chứng, hệ thống cộng với trí tưởng tượng sáng tạo, không nên hiểu lời thủ thuật một cách gò bó cứng nhắc theo ngôn từ phát biểu thủ thuật

là các bộ phận, dụng cụ nhu cầu,…Trong thực tế, các quá trình,

sự kiện, yếu tố thường đan xen và

có những mối quan hệ hữu cơ với nhau, do đó luôn luôn tồn tại khả năng kết hợp để nâng cao hiệu quả của mục đích cần đạt tới

2 Nguyên tắc đảo ngược

a Thay vì hành động như yêu

cầu của bài toán, hành động

ngược lại (ví dụ không làm nóng

mà làm lạnh đối tượng)

Nguyên tắc đảo ngược

Cơ sở triết học của nguyên tắc này

là sự tồn tại hai mặt đối lập trong bản thân sự vật hiện tượng tự nhiên hay xã hội bất kì Để tạo ra

29

b Làm phần chuyển động

của đối tượng (hay môi trường

bên ngoài) thành đứng yên và

ngược lại phần đứng yên thành

chuyển động

một BTST có chất lượng mới về

tư duy chúng ta có thể hành động ngược lại với yêu cầu của bài toán

a BTXP cho A tìm B thì BTST cho B tìm A nhưng phải linh động trong việc phát biểu lời BT dựa trên một hiện tượng vật lí khác đi

b Làm phần chuyển động của đối tượng trong BT (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên

và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động để có một BTST mới

c Chuyển dữ kiện hoặc yêu cầu

từ khẳng định sang phủ định và ngược lại

3 Nguyên tắc linh động

a Cần thay đổi các đặc trưng của

đối tượng hay môi trường bên

ngoài sao cho chúng tối ưu trong

từng giai đoạn làm việc

b Phân chia đối tượng thành

b Phân chia yêu cầu của BT thành từng phần nhỏ

c Phát biểu kết quả của BTXP dưới dạng một hiện tượng vật lí,

30 một thí nghiệm vật lí bị thiếu đi một đại lượng trong kết quả, theo một cách khác

4 Nguyên tắc thay đổi thông

số lí hóa của đối tượng

Nguyên tắc thay đổi thông số lí hóa của đối tượng

Thay đổi một số hoặc đồng loạt các thông số của một số đại lượng (dẫn đến thay đổi trạng thái đối tượng…) để bản chất của BT

có yêu cầu sâu hơn về kiến thức vật lí Sự thay đổi về lượng sẽ dẫn đến sự thay đổi về chất

6 Nguyên tắc trung gian

Sử dụng đối tượng trung gian

chuyển tiếp

Nguyên tắc trung gian

Sử dụng đối tượng trung gian chuyển tiếp

kế thí nghiệm)

31

b Thay thế đối tượng hoặc hệ các

đối tượng bằng bản sao quang học

(ảnh, hình vẽ) với các tỉ lệ can

thiết

c Nếu không thể sử dụng bản sao

quang học ở vùng biểu kiến,

chuyển sang sử dụng các bản sao

hồng ngoại

8 Nguyên tắc sử dụng các kết cấu

khí và lỏng

Nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng

(Thay đổi bản chất của BT)

Những nguyên tắc sáng tạo của TRIZ đã nêu trên có thể dùng để giải BTST, ngoài ra người sử dụng có thể sử dụng thêm các nguyên tắc sau để giải BTST:

1 Nguyên tắc tách khỏi: tách phần gây “phiền phức” hay ngược lại tách

phần duy nhất “cần thiết” ra khỏi đối tượng (Đơn giản hóa bài toán)

2 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 chúng hoạt động được thuận lợi nhất

3 Nguyên tắc sử dụng dao động cơ học

a) Làm đối tượng dao động

b) Nếu đã có dao động, tăng tần số dao động

c) Sử dụng tần số cộng hưởng

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

hoặc tăng hiệu quả cần thiết một chút (lí tưởng hóa bài toán chẳng hạn)

Trước hết chúng ta phải nhìn Hàng nhiều thế thế kỷ trước một triết gia

đã viết: “Bạn sẽ chẳng bao giờ tìm được điều bất ngờ trừ phi bạn tìm kiếm

nó” Vì vậy BTXP có thể là BT của môn học khác, của một phần khác, chúng

ta có thể sử dụng nhiều BTXP cùng một lúc, có thể kết hợp nhiều BTXP từ nhiều phần khác nhau BTXP có thể là BTST BTXP có thể là một hiện tượng vật lí, một thí nghiệm vật lí…

HS Đây là một điểm cực kỳ có giá trị liên quan đến tất cả quá trình suy tưởng sáng tạo Để tiến đến được ý tưởng sáng tạo để xây dựng được một BTST thì

33 trước hết chúng ta phải hiểu rõ vấn đề thật sự là gì Một phương pháp tuyệt

diệu để phân tích vấn đề rõ ràng là chia nó thành những phần nhỏ (nguyên tắc

phân nhỏ) Sau đó chúng ta hãy đọc, đọc lại và đọc nữa những kết quả phân

tích được Hãy tìm ra các sự kiện và dồn cho đầy đầu óc của bạn Ở đây chúng ta có thể sẽ theo phương thức của Edison, người có thói quen đã được ghi nhận là sưu tầm, xếp đặt các sự kiện và các ý tưởng sẵn có về một vấn đề, tiếp đến tìm ra những mối tương quan chưa biết đến hay chưa được nhận ra giữa các sự kiện và các ý tưởng nói trên Và cuối cùng chúng ta hãy tìm mục tiêu bị che giấu, trong nhiều trường hợp mục tiêu bị chính chúng ta làm cho

nó lẩn trốn, chính chúng ta, hoặc do hoàn cảnh, hay do những thái độ có sẵn

đã in sâu vào chúng ta Để tìm ra mục tiêu cuối cùng, tức là xây dựng được BTST có thể vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong TRIZ để xây dựng các BTST theo các cách sau

- Kết hợp các BT thành một BT tổng quát hơn (nguyên tắc kết hợp)

- Thay đổi thông số của một số đại lượng vật lí để chuyển BT thành một

BT có bản chất hoàn toàn khác (nguyên tắc thay đổi thông số lí hóa của đối

tượng)

- Từ một ứng dụng của một hiện tượng vật lí, có thể chuyển hóa thành

lời một BT (nguyên tắc linh động, nguyên tắc đảo ngược)

- Bỏ bớt một số dữ kiện của BT

- Cụ thể hóa BT (nguyên tắc phân nhỏ)

- Phát biểu lời BT theo một cách khác (nguyên tắc linh động)

- …

Bước 4: Kiểm nghiệm tính đúng đắn của BTST và đánh giá mức sáng

tạo (nhìn theo “tính mới”, nhìn theo “sử dụng kiến thức”, nhìn theo “tính ích lợi”), được xem xét dưới góc độ bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS, của BT biến đổi được so với BTXP Để đánh giá tính sáng tạo của BT biến đổi được

34 chúng ta có thể trả lời câu hỏi “Tính mới đó đem lại lợi ích gì? Trong phạm vi

áp dụng nào?” và cuối cùng kết luận theo định nghĩa sáng tạo

1.4 Chiến lƣợc tổng quát giải bài tập vật lí

Người ta phân biệt chiến lược giải BT tổng quát và chiến lược giải BT chung về vật lí Theo các tác giả P Zitzewitz và R Neff [17, 35] thì chiến lược tổng quát giải BT có thể coi là một con đường, một kế hoạch tổng thể tiến công vào việc giải BT, nó bao gồm sáu bước như sau:

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 BT

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

để đạt kết quả Đó cũng là những chiến lược chung về giải BT vật lí và những

chiến lược cụ thể ứng với từng lớp hoặc từng loại BT vật lí nhất định Các

chiến lược giải BT vật lí về thực chất là những phương pháp nghiên cứu đặc thù của Vật lí học HS sẽ phải học cách vận dụng chúng dần từng bước vào việc giải BT vật lí để cuối cùng nắm vững chính nội dung khoa học vật lí cũng như các phương pháp của khoa học vật lí để có thể sử dụng một 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

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

- Giải một BT đơn giản hơn hoặc một BT 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 BT thì các kĩ năng tính toán, kĩ năng thực hành vật

lí quyết định sự thành công của việc giải BT Mỗi BT là một dịp tốt giúp HS rèn luyện kĩ năng

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

xong BT và tại sao giải được hoặc tại sao không giải được

Trong kế hoạch tổng thể gồm sáu bước giải BT vật lí luôn có mặt các

chiến lược chung giải BT hiểu như là những phương pháp chung của Vật lí

học vận dụng vào việc giải các BT vật lí đa dạng Trong khi học cách giải các

BT 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 BT tương đối bao quát

Để hoạt động giải BT vật lí của HS đạt kết quả tốt, GV cần phải trợ giúp

HS bằng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy

1.5 Định hướng tư duy học sinh trong quá trình giải bài tập vật lí

Tuỳ theo nội dung của BT và mục đích sư phạm của việc giải BT, có ba kiểu định hướng tư duy của HS [5, 113]:

a) Hướng dẫn tìm tòi qui về kiến thức, phương pháp đã biết

Hướng dẫn tìm tòi qui về kiến thức, phương pháp đã biết có nghĩa là: thoạt mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết, không thấy ngay mối quan hệ

36 của nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luật hay một cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích, tổng hợp, so sánh để tìm ra dấu hiệu tương tự với cái đã biết (phương pháp tương tự) Kiểu hướng dẫn này thường gặp khi HS vận dụng kiến thức

đã biết nhưng chưa có phương pháp, quy trình hữu hiệu

Trong quá trình hướng dẫn HS giải BT, GV cần sử dụng câu hỏi định hướng tư duy giúp HS nhận ra phương pháp tương tự để giải quyết vấn đề

b) Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới

Ở đây, không thể hoàn toàn sử dụng những kiến thức đã biết, không có con đường suy luận lôgic để suy ra từ cái đã biết mà đòi hỏi sự sáng tạo thực sự, một bước nhảy vọt trong nhận thức (tình huống cần vận dụng các nguyên tắc sáng tạo) Các câu hỏi định hướng tư duy của GV phải hướng HS vào việc sử dụng các nguyên tắc sáng tạo để giải quyết vấn đề Việc được tập dượt vận dụng các nguyên tắc sáng tạo trong những tình huống như vậy nhiều lần sẽ tích luỹ cho HS kinh nghiệm, có sự nhạy cảm phát hiện, đề xuất được giải pháp sáng tạo để vượt qua khó khăn

c) Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Ở kiểu hướng dẫn này, GV chỉ hướng dẫn HS xây dựng phương hướng chung giải quyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó HS tự làm Kiểu hướng dẫn này áp dụng cho đối tượng HS khá và giỏi Trong điều kiện không tách những HS khá ra thành một lớp riêng, GV vẫn có thể sử dụng kiểu hướng dẫn này kết hợp với kiểu hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần HS khá thì có thể tích cực tham gia thảo luận ngay từ khi xác định phương hướng và lập kế hoạch tổng thể, còn HS yếu hơn thì tham gia vào giải quyết từng phần cụ thể của kế hoạch đó

37 Trên đây là các kiểu định hướng tư duy của HS trong quá trình giải BTST Số lượng loại BT này trong SGK còn ít, điều đó đòi hỏi mỗi GV cần phải biết cách xây dựng BTST để sử dụng trong quá trình dạy học

Một trong những phương tiện bồi dưỡng tư duy sáng tạo có hiệu quả đó chính là BTST

BTST về vật lí là BT mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình vật lí, có những đại lượng được ẩn dấu, điều kiện BT không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng

Trước khi vận dụng TRIZ vào xây dựng BTST về vật lí chúng ta có thể chuyển các nguyên tắc sáng tạo trong TRIZ thành các nguyên tắc sáng tạo trong xây dựng BTST theo sơ đồ sau:

[NTST trong TRIZ] →ψ→ [NTST trong xây dựng BTST]

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

38 Bước 4: Kiểm nghiệm tính đúng đắn của BTST và đánh giá về mức sáng tạo của BTST

Một trong những vấn đề quan trọng sau khi xây dựng BTST là hướng dẫn HS giải nó Có thể giải BTST bằng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ Phương pháp xây dựng BTST được chúng tôi vận dụng xây dựng hệ thống BTST phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao sẽ trình bày ở chương 2

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO

DẠY HỌC PHẦN “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ”

VẬT LÍ 12 NÂNG CAO

2.1 Mục tiêu dạy học phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao

Một trong những kiến thức mới và khó trong chương trình vật lí 12 Nâng cao là phần “Dao động và sóng cơ” Phần “Dao động và sóng cơ” chiếm một

39

vị trí vô cùng quan trọng trong chương trình vật lí 12, bởi vì nền tảng kiến thức phần này làm cơ sở để HS học tốt các phần “Dao động và sóng điện từ”,

“Sóng ánh sáng”

Phần “Dao động và sóng cơ” được trình bày ở hai chương:

- Chương 2: Dao động cơ (8 bài, 13 tiết)

- Chương 3: Sóng cơ (7 bài, 12 tiết)

Mục tiêu dạy học của chương Dao động cơ

Về kiến thức:

- Thiết lập được phương trình của dao động tự do

- Biết được đặc điểm động lực học của dao động điều hoà: lực kéo về tỉ

lệ thuận với li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng

- Biết được đặc điểm động học của dao động điều hoà: biên độ, tần số, pha, pha ban đầu, li độ, vận tốc, gia tốc

- Biết biểu diễn dao động điều hoà bằng vectơ quay và tổng hợp dao động điều hòa bằng vectơ và tổng hợp dao động bằng giãn đồ vectơ

- Hiểu sơ lược về dao động tắt dần, dao động duy trì và dao động cưỡng bức

- Biết được hiện tượng cộng hưởng và ứng dụng

Về kĩ năng:

- Giải được các BT về con lắc lò xo, con lắc đơn

- Vận dụng được công thức tính chu kì dao động của con lắc vật lí

- Biểu diễn được một dao động điều hòa bằng vectơ quay

- Giải được các BT về tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng chu kì bằng phương pháp giãn đồ Frexnen

- Xác định chu kì dao động của con lắc đơn hoặc con lắc lò xo và gia tốc trọng trường bằng thí nghiệm

Mục tiêu dạy học của chương Sóng cơ

Về kiến thức:

- Bố trí được thí nghiệm tạo ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước

và sóng dừng trên dây đàn hồi, nhận biết được đặc điểm và điều kiện để xảy

ra hai hiện tượng đó, hiểu được những ứng dụng quan trọng của hai hiện tượng trên

- Hiểu được sóng âm là gì, nêu được những đặc điểm của âm và mối liên quan giữa chúng với các đại lượng đặc trưng của sóng âm Hiểu nguyên nhân

và nhận biết được bằng thí nghiệm hiện tượng cộng hưởng âm và hiệu ứng Đốp - le, nêu được những ứng dụng quan trọng của chúng

Về kĩ năng:

- Viết được phương trình sóng

- Vận dụng được công thức tính mức cường độ âm

- Giải được các BT đơn giản về hiệu ứng Đốp-ple

- Giải được các BT về giao thoa của hai sóng và về sóng dừng trên sợi dây

- Xác định được bước sóng hoặc tốc độ truyền âm bằng phương pháp sóng dừng

2.2 Logic trình bày kiến thức phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao

Dao động cơ

Dựa vào động học

Dựa vào cách kích thích dao động

Dựa vào động lực học

0' 2x 

Dao động điều hoà