bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc vinh ==== ==== NGUYỄN THỊ PHƯƠNG LAN VẬN DỤNG LÍ THUYẾT TRIZ XÂY DỰNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC PHẦN “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CƠ” - VẬT LÍ 12 NÂNG CAO CHUYÊN NGÀNH: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔN VẬT LÍ MÃ SỐ : 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC Vinh – 2009 1 LỜI CẢM ƠN Sau hơn hai năm học tập và nghiên cứu, tôi đã hoàn thành chương trình học Thạc sỹ. Với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới: - Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên khích lệ tôi hoàn thành chương trình với những tình cảm tốt đẹp nhất. - 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 2 BẢNG VIẾT TẮT Viết tắt Cụm từ BT Bài tập BTXP Bài tập xuất phát BTST Bài tập sáng tạo DHVL Dạy học vật lí HS Học sinh GV Giáo viên SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông KHTN Khoa học tự nhiên M ỤC LỤC 3 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 4 1.3.1. TRIZ là gì? .19 1.3.2. TRIZ trong xây dựng bài tập sáng tạo về vật lí 21 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 5 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 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 6 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 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 7 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 tượng 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. - Học sinh lớp 12 THPT ban KHTN. 3.2. Phạm vi nghiên cứu - Phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao. - BTST. 4. Giả thuyết khoa học - 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 12 Nâng cao. 4. Nghiên cứu thực trạng dạy học BT vật lí phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao. 5. Xây dựng hệ thống BTST phần “Dao động và sóng cơ’ - Vật lí 12 Nâng cao và đề xuất các phương án giảng dạy bằng BTST. 8 6. Tiến hành thực nghiệm sản phẩm: Kiểm chứng tính hiệu quả của hệ thống BT đã biên soạn. 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. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sư phạm (Nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài). - Phương pháp thống kê toán học (Để xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm). 7. Đóng góp mới của luận văn • Về mặt lý luận: - Góp phần làm sáng tỏ việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho HS trong DHVL nói chung và dạy BT vật lí nói riêng ở trường phổ thông. - Vận dụng một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng BTST về vật lí. •Về mặt thực tiễn: - Xây dựng được hệ thống BTST phần “Dao động và sóng cơ” - Vật lí 12 Nâng cao, phục vụ cho việc dạy học ở trường THPT. - Đề xuất được các hình thức để dạy học BTST một cách hiệu quả. 9 Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG BÀI TẬP SÁNG TẠO VỀ VẬT LÍ Trong các năng lực của con người, năng lực tư duy đóng vai trò số một. Mọi sự kiện, mọi thành công đều xuất phát từ những hành động kịp thời cùng những tư duy sáng tạo. Trong thời kỳ khoa học và công nghệ phát triển mạnh 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 10