Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển năng lực tư duy cho học sinh thông qua các bài tập mở chuyên đề Động học Vật lí 10

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến "Phát triển năng lực tư duy cho học sinh thông qua các bài tập mở chuyên đề Động học Vật lí 10" được hoàn thành với mục tiêu nhằm vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập mở nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học phần động học lớp 10 –THPT.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển năng lực tư duy cho học sinh thông qua các bài tập mở chuyên đề Động học Vật lí 10

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT QUỲNH LƯU 2 ----------  ---------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH THÔNG QUA CÁC BÀI TẬP MỞ CHUYÊN ĐỀ “ĐỘNG HỌC” VẬT LÍ LỚP 10 Sáng kiến kinh nghiệm bộ môn: Vật lí Người thực hiện: GV Trần Văn Quang Tổ: Tự nhiên Năm học 2023 - 2024
MỤC LỤC PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................. 1 1. Lí do chọn đề tài .................................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ..........................................................................................................2 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu. .................................................................................2 4. Giả thuyết khoa học. ..........................................................................................................2 5. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu. ....................................................................................2 6. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................................2 7. Những luận điểm cần bảo vệ của đề tài ...........................................................................3 8. Đóng góp mới của đề tài ...................................................................................................3 PHẦN II. PHẦN NỘI DUNG ....................................................................................................... 4 Chương 1. Cơ sở lí luận về dạy học phát triển năng lực tư duy thông qua bài tập mở ......4 1.1. Tư duy ..............................................................................................................................4 1.1.1. Khái niệm tư duy ........................................................................................................4 1.1.2. Tư duy Vật lí...............................................................................................................4 1.1.3. Khái niệm năng lực tư duy .........................................................................................5 1.1.4. Vai trò của việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học Vật lí ..........5 1.1.5. Dạy học Vật lí phát triển năng lực sáng tạo ...............................................................5 1.2. Bài tập Vật lí mở..............................................................................................................5 1.2.1. Lý thuyết giải các bài toán phát minh – TRIZ ............................................................6 1.2.2. Quy trình xây dựng bài tập sáng tạo Vật lí theo lí thuyết TRIZ .................................7 1.2.3. Dạy học bài tập sáng tạo Vật lí ...................................................................................7 1.2.4. Vai trò của bài tập mở trong việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh ................8 Chương 2. Cơ sở thực tiễn ......................................................................................................10 Chương 3. Giải pháp dạy học phát triển năng lực tư duy cho học sinh thông qua hệ thống các bài tập mở trong chủ đề “Động học” Vật lí 10 ...............................................................14 3.1 Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải hệ thống các bài tập mở phần động học Vật lí 10 ............................................................................................................................................14 3. 2. Thực nghiệm sư phạm kết quả của đề tài ..................................................................30 3.3. Khảo sát tính cấp thiết và tính khả thi của đề tài.......................................................32 3.3.1. Mục đích khảo sát .....................................................................................................32 3.3.2. Đối tượng khảo sát....................................................................................................32 3.3.3. Nội dung và quy trình khảo sát.................................................................................32 3.3.4. Kết quả khảo sát .......................................................................................................33 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 34 1. Kết luận .........................................................................................................................34 2. Khuyến nghị ..................................................................................................................34
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay bộ giáo dục và đào tạo đang thực hiện mạnh mẽ việc đổi mới chương trình giáo dục, điều này được thể hiện rõ qua chương trình giáo dục 2018 đã thay đổi sách giáo khoa. Các giáo viên đã được tập huấn đổi mới phương pháp dạy học, cán bộ quản lí giáo dục đổi mới cách quản lí, …. tất cả phục vụ cho mục tiêu chung thể hiện bản chất của việc đổi mới giáo dục đó là chuyển từ giáo dục “định hướng nội dung” sang giáo dục “định hướng phát triển năng lực”. Đây là việc lớn và rất quan trọng được thực hiện thường xuyên liên tục ở mọi cấp học, lớp học, đến từng tiết học của mỗi giáo viên. Do vậy đối với mỗi giáo viên cần phải luôn ghi nhớ dạy học “định hướng phát triển năng lực” như là một kim chỉ nam trong quá trình xây dựng và thực hiện các hoạt động dạy học cụ thể cho dù áp dụng bằng bất cứ phương pháp hay hình thức dạy học nào đi chăng nữa. Năng lực có rất nhiều loại, trong đó năng lực tư duy là một năng lực cốt lõi rất quan trọng đối với học sinh đặc biệt là các em học sinh lựa chọn học ban khoa học tự nhiên, nó giúp học sinh phát huy được khả năng tự học – học tập suốt đời ở rất nhiều lĩnh vực, tạo cho học sinh khả năng tự chủ thích ứng trong đời sống xã hội mới. Việc phát triển năng lực tư duy chúng ta có thể thực hiện ở mọi lứa tuổi nhưng theo tâm sinh lí lứa tuổi thì khả năng nhận thức suy luận của học sinh phát triển nhanh và mạnh ở lứa tuổi 15 đến 18 (tuổi học sinh THPT), đó là một thuận lợi cho giáo viên quá trình dạy học “định hướng phát triển năng lực” ở cấp THPT, đặc biệt chú ý ở dạy học lớp 10 hiện nay vì các em trước đó học theo chương trình giáo dục “định hướng nội dung” khi bước vào lớp 10 thì được học theo chương trình giáo dục “định hướng phát triển năng lực”. Bài tập đóng một vai trò rất quan trọng trong dạy học như liên kết giữa lí thuyết và thực hành, ôn tập kiến thức, rèn luyện các kỹ năng, …. Trong đó dạng bài tập mở có một vai trò đặc biệt quan trong đó là giúp phát triển năng lực tư duy cho học sinh vì khi giải nó học sinh sẽ phát hiện ra nhiều tình huống có vấn đề và để giải quyết vấn đề thì nói chung học sinh không thể làm theo một khuôn mẫu hay cách thức quen thuộc đã biết điều đó thúc đẩy phát triển năng lực tư duy của học sinh. Hiện nay tại các trường THPT học sinh mới từ lớp 9 lên lớp 10 đang rất bở ngỡ do việc chuyển từ học chương trình giáo dục 2006 sang học chương trình giáo dục 2018. Mặt khác giáo viên cũng đã rất nhiều năm quen với cách dạy chương trình giáo dục “định hướng nội dung” nên việc thực hiện dạy học định hướng phát triển năng lực cho học sinh còn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt trong việc dạy học định hướng phát triển năng lực tư duy cho học sinh. Với những lí do trên nên tôi chọn đề tài “Phát triển năng lực tư duy cho học sinh thông qua các bài tập mở chuyên đề "Động học" Vật lí 10” để nghiên cứu, chia sẻ với các đồng nghiệp, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học, đáp ứng với mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông 2018. 1
2. Mục đích nghiên cứu Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập mở nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học phần động học lớp 10 –THPT. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu. 3.1. Khách thể nghiên cứu Lý thuyết về dạy học sáng tạo trong bộ môn Vật lí. Bài tập sáng tạo. 3.2. Đối tượng nghiên cứu. Các giáo viên đang giảng dạy Vật lí –THPT. Các học sinh lớp 10 – THPT. Các khái niệm tư duy, năng lực tư duy sáng tạo, dạy học sáng tạo, lý thuyết TRIZ, vai trò bài tập sáng tạo trong việc phát triển năng lực học sinh. 4. Giả thuyết khoa học. Bằng việc vận dụng TRIZ và việc xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo và hướng dẫn học sinh giải các bài tập đó trong dạy học phần động học lớp 10- THPT thì sẽ góp phần bồi dưỡng phát triển năng lực tư duy cho học sinh 5. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu. 5.1. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận về tư duy, vai trò của bài tập mở đối với sự phát triển tư duy trong dạy học Vật lí. - Nghiên cứu thực trạng dạy học phát triển tư duy cho học sinh. Nghiên cứu thực trạng sử dụng bài tập mở trong dạy học. - Nghiên cứu xây dựng và thực hiện các nhiệm vụ học tập của gồm các bài tập mở thuộc phần động học Vật lí 10. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, ưu nhược điểmcủa đề tài, đúc rút kinh nghiệm. 5.2. Phạm vi nghiên cứu - Về nội dung: Dạy học phát triển tư duy học sinh thông qua bài tập mở phần động học Vật lí 10 - THPT - Về thời gian: Trong năm học 2022- 2023 và 2023- 2024 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp lí thuyết - Nghiên cứu lí luận về dạy học dạy học phát triển năng lực - Nghiên cứu nội dung kiến thức chương trình Vật lí 10 có liên quan đến nội dung đề tài. 2
6. 2. Phương pháp thực tiễn - Điều tra ý kiến đánh giá nhận xét của đồng nghiệp về vai trò của bài tập mở trong phát triển năng lực tư duy cho học sinh. - Điều tra phương pháp học tập của HS. - Thăm lớp dự giờ để biết thực trạng dạy và học hiện tại - Thực nghiệm sư phạm để biết kết quả của đề tài 6. 3. Phương pháp xử lí thông tin - Sử dụng toán học thống kê để biết được kết quả từ các thông tin thu thập được - Sử dụng tin học để bổ trợ cho việc tính toán được nhanh và chính xác hơn. Vẽ biểu đồ, đồ thị thể hiện rõ kết quả nghiên cứu. 7. Những luận điểm cần bảo vệ của đề tài - Không có . 8. Đóng góp mới của đề tài - Làm rõ cơ sở lí luận dạy học phát triển năng lực tư duy. - Làm rõ cơ sở lí luận về vai trò bài tập mở trong việc phát triển năng lực tư duy. - Đưa ra được hệ thống các bài tập mở để phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong chuyên đề “Động học” Vật lí 10. - Khảo sát, đáng giá được thực trạng nhận thức của các giáo viên và học sinh về việc sử dụng bài tập mở để phát triển năng lực tư duy cho học sinh. 3
PHẦN II. PHẦN NỘI DUNG Chương 1. Cơ sở lí luận về dạy học phát triển năng lực tư duy thông qua bài tập mở 1.1. Tư duy 1.1.1. Khái niệm tư duy Tư duy là một quá trình nhận thức lí tính, phản ánh những thuộc tính bên trong, bản chất, những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật của sự vật hiện tượng mà trước đó chúng ta chưa biết. Tư duy phản ánh sự vật hiện tượng một cách gián tiếp và mang tính khái quát cao. Bởi vậy, phát triển tư duy cho học sinh là một việc làm cần thiết, là một trong những nhận xét của hoạt động dạy học nhằm phát triển trí tuệ cho người học. Quá trình tư duy được nhà tâm lí học Liên Xô (cũ) K. K. Platônôv phân chia thành các giai đoạn hết sức cụ thể theo sơ đồ hình 1.1 sau: Nhận thức vấn đề Xuất hiện các liên tưởng Sàng lọc liên tưởng và hình thành giả thiết Kiểm tra giả thiết Chính xác hóa Khẳng định Phủ định Giải quyết vấn đề Hành động tư duy mới Hình 1. 1. Sơ đồ các giai đoạn của quá trình tư duy 1.1.2. Tư duy Vật lí Tư duy Vật lí là sự quan sát các hiện tượng Vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng Vật lí, dự đoán các hệ quả mới từ các lí thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn. 4
1.1.3. Khái niệm năng lực tư duy Trong triết học người ta định nghĩa năng lực tư duy như sau: “Năng lực tư duy là tổng hợp các phẩm chất tâm, sinh lý, tri thức của chủ thể nhằm đáp ứng các yêu cầu phát hiện và giải quyết một vấn đề nào đó do nhận thức và thực tiễn đặt ra với một nhận xét xác định và đem lại hiệu quả nhất định”. Năng lực tư duy được thể hiện ở các khả năng như tính toán, phân tích, tổng hợp và nhận định.... Người có năng lực tư duy tốt thường có trí nhớ tốt, thích lí luận, giỏi làm việc với các con số, nhìn nhận vấn đề logic, khoa học.... Tố chất này giúp người ta dễ thành công trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ như: Toán học, Vật lí, Tin học.... 1.1.4. Vai trò của việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT Trong dạy học Vật lí, việc phát triển năng lực tư duy giúp học sinh tự xây dựng được kiến thức Vật lí một cách logic, sâu sắc, biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn linh hoạt, không máy móc. Từ đó, kiến thức mà học sinh thu nhận được trở nên vững chắc và sinh động hơn. Nó tạo cho học sinh thói quen tự nghiên cứu, làm việc độc lập, suy nghĩ có phương pháp, tạo tiềm lực lâu dài cho cuộc sống sau này. 1.1.5. Dạy học Vật lí phát triển năng lực sáng tạo Mô hình Hệ quả lô gic Sự kiện Thực nghiệm Hình 1. 2. Chu trình nhận thức sáng tạo của Ra-zu-mốp-xki. Dạy học phát triển năng lực sáng tạo có thể tuân theo quy trình nhận thức sáng tạo của V. G Ra-zu-mốp-xki được mô tả ở hình 1.2. Trong Vật lí học, V. G Ra-zu- mốp-xki trình bày quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn, trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện khởi đầu đề xuất được mô hình giả thuyết. Trong giai đoạn này không có con đường suy luận lôgic mà chủ yếu dựa vào trực giác, ở đây tư duy trực giác giữ vài trò quan trọng bắt buộc phải đưa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự. 1.2. Bài tập Vật lí mở Bài tập Vật lí là một phương tiện dạy học Vật lí không thể thiếu trong quá trình dạy học để củng cố kiến thức và kĩ năng, đồng thời phát triển các năng lực tư duy của học sinh. Hai loại bài tập phổ biến là bài tập đúng và bài tập sáng tạo. Bài tập 5
đúng là loại bài tập mà các dữ kiện đầu vào có thể tạo ra cách giải và đáp số đúng đã biết trước. Trong khi đó bài tập sáng tạo (hay bài tập mở) là loại bài tập và các dữ kiện đầu vào không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải và đáp số đúng. Theo Ra-zu-môp-xki có thể chia bài tập sáng tạo Vật lí thành hai loại: bài tập nghiên cứu đối tượng (bài tập trả lời bản chất, nguyên nhân… của vấn đề), bài tập nghiên cứu thiết kế (bài tập tìm kiếm phương pháp, sơ đồ thiết kế, kĩ thuật đo…của một đối tượng, sản phẩm). Có những dấu hiệu sau để nhận biết bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí. Bài tập có nhiều cách giải, bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi, bài tập thí nghiệm, bài tập cho thiếu, thừa hoặc sai dữ kiện, bài tập nghịch lí, ngụy biện, bài tập hộp đen. 1.2.1. Lý thuyết giải các bài toán phát minh – TRIZ Lý thuyết giải các bài toán phát minh - TRIZ (tên tiếng anh là Theory of Inventive Problem Solving tên viết tắt quốc tế là TRIZ) là một lí thuyết hoàn chỉnh giải các bài toán sáng chế do nhà bác học Genrich Saulovich Altshuller (Liên Xô cũ, 1926 –1998) phát minh. TRIZ tập trung nỗ lực vào việc xây dựng cơ chế định hướng từ bài toán đến lời giải và ngày càng hoàn thiện cơ chế đó giúp người giải bài toán có tư duy định hướng. Hiện nay, hệ thống công cụ của TRIZ đã phát triển tương đối hoàn chỉnh trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới gồm có: 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản, 9 qui luật phát triển hệ thống, 11 biến đổi mẫu, hệ thống 76 chuẩn dùng giải bài toán sáng chế, thuật giải các bài toán – ARIZ… Trong dạy học Vật lí chúng ta có thể vận dụng nguyên lí sau của TRIZ để xây dựng và phát triển các bài tập sáng tạo (hay còn gọi là bài tập mở): + Nguyên tắc kết hợp: Kết hợp nhiều dữ kiện, yếu tố, nhiều bài toán thành một bài toán mới. + Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Vận dụng để xây dựng mô hình thiết bị kỹ thuật trong bài toán hộp đen. + Nguyên tắc phân chia: Tách bài toán thành các bài toán cơ bản và quen thuộc. + Nguyên tắc liên tục tác động có ích: Yêu cầu học sinh thiết kế mô hình, sản phẩm kỹ thuật trong giờ thực hành học trong một dự án. + Nguyên tắc thay đổi dữ kiện đầu vào: Thay đổi các dữ kiện bài toán để các hiện tượng xảy ra trong bài toán hoàn toàn thay đổi. + Nguyên tắc sử dụng trung gian: Thông qua các ẩn số trung gian hoặc bài toán trung gian để giải quyết bài toán. + Nguyên tắc đảo ngược: Đảo ngược giải thuyết thành kết luận. + Nguyên tắc quan hệ phản hồi: Thiết lập quan hệ giữa các yếu tố, dữ kiện và lời giải của bài toán. Sự tác động qua lại lần nhau của các đại lượng hoặc các bộ phận trong một sản phẩm kĩ thuật. 6
+ Nguyên tắc linh động: Tìm các cách tiếp cận và các lời giải đa dạng. + Nguyên tắc tác động lên “nhiễu”: Tách hoặc tác động lên các yếu tố gây “nhiễu” để các yếu tố này không còn xuất hiện trong bài toán nữa. 1.2.2. Quy trình xây dựng bài tập sáng tạo Vật lí theo lí thuyết TRIZ Quy trình áp dụng lí thuyết TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo Vật lí có thể được mô hình hóa bằng sơ đồ sau: Hình 1.3. Quy trình xây dựng bài tập sáng tạo theo lí thuyết TRIZ. Theo đó chúng ta có thể lựa chọn bài tập cơ sở làm để xuất phát, các bài tập cơ sở này có thể lấy từ sách giáo khoa, sách tham khảo hoặc các tài liệu khác. Tiếp theo chúng ta giải các bài tập cơ sở này để tìm ra đáp số. Trong bước tiếp theo chúng ta phân tích giả thiết, yêu cầu, hiện tượng Vật lí, quá trình Vật lí của bài tập cơ sở. Sau đó vận dụng các nguyên tắc trong lí thuyết TRIZ để xây dựng các bài tập sáng tạo. Quá trình biến đổi có thể được thực hiện với các yếu tố đầu vào, đầu ra hoặc các hiện tượng, quá trình, bản chất Vật lí. 1.2.3. Dạy học bài tập sáng tạo Vật lí Quy trình hướng dẫn, hỗ trợ học sinh giải bài tập sáng tạo Vật lí có thể được mô tả bằng sơ đồ ở hình 1.4. Theo đó sau khi tiếp nhận bài tập sáng tạo Vật lí, học sinh có thể nhận dạng chúng thuộc loại nào trong 6 loại đã mô tả ở trên, từ đó phân tích để đề xuất các phương án giải quyết. Giai đoạn đánh giá các phương án để lựa chọn phương án tối ưu là giai đoạn quan trọng và tiêu tốn nhiều thời gian đòi hỏi sự trợ giúp tích cực của giáo viên để rút ngắn thời gian cho học sinh. Cuối cùng sau khi tạo ra kết quả hay sản phẩm vẫn cần đánh giá để khẳng định giải pháp và kết quả có đúng đắn không, chính xác đến mức độ nào. 7
Hình 1.4. Quy trình định hướng giải quyết BTST Vật lí 1.2.4. Vai trò của bài tập mở trong việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh Bài tập mở hay bài tập sáng tạo là bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình Vật lí, có những đại lượng Vật lí được ẩn dấu, điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức Vật lí cần sử dụng. loại bài tập này dùng để bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhảy cảm. Tính sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit cho việc giải bài tập. Với bài tập mở người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới, phát hiện điều mới Hoạt động học tập của học sinh theo nghĩa nắm vững tư liệu học tập (kiến thức, kĩ năng, phương pháp nhận thức) có thể chia làm ba giai đoạn - Giai đoạn 1. Nắm vững những tư liệu ở dạng tái hiện thông tin mà học sinh thu nhận được. - Giai đoạn 2. Học sinh sử dụng những tư liệu đã biết để giải bài tập luyện tập, các điều kiện bài tập được chỉ rõ cần áp dụng những quy tắc hay định luật nào để giải bài tập đã cho. - Giai đoạn 3. Giai đoạn cao nhất của việc nắm vững tư liệu học tập, học sinh sử dụng các kiến thức đã có để giải các bài tập sáng tạo (bài tập mở) Hoạt động nhận thức của học sinh trước hết sử dụng tư duy trực giác, tư duy liên tưởng để phát hiện vấn đề và tìm con đường giải bài toán. Cụ thể học sinh phải xác định cần sử dụng qui tắc, định luật nào, theo thủ thuật suy luận nào, ... 8
Học sinh luyện tập và giải các bài tập theo mẫu. Giai đoạn 1, 2 là những giai đoạn quan trọng trong dạy học nhưng không thể dừng lại ở đó. Ngày nay các kiến thức sâu sắc thu nhận được ở giai đoạn 3 của việc nắm vững tư liệu có liên quan chặt chẽ tới hoạt động sáng tạo của học sinh với khả năng áp dụng kiến thức của mình thích ứng với các điều kiện cụ thể của thực tiễn. Để phát triển tư duy, nắm vững tri thức đã có, bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong thời đại bùng nổ thông tin thì hoạt động giải bài tập sáng tạo đối với học sinh nhất thiết phải có. Trong nhà trường của các nước có nền giáo dục phát triển số lượng bài tập sáng tạo thường chiếm từ giải bài tập. Kinh nghiệm chứng tỏ rằng bài tập sáng tạo gây cho học sinh nhiều hứng thú. Việc thực hiện thành công những bài tập đó, đặc biệt là bài tập thí nghiệm Vật lí mà kết quả xác nhận điều tiên đoán lí thuyết, gây cho học sinh cảm giác hài lòng vui sướng. Giải bài tập sáng tạo mà học sinh tự lực thực hiện thực sự đã tích cực hoá hoạt động nhận thức của chính bản thân họ). Việc sử dụng đều đặn những bài tập sáng tạo về Vật lí không những phát triển ở học sinh năng lực dự đoán trực giác mà còn hình thành ở họ một trạng thái tâm lí quan trọng: kiến thức cần thiết không phải là để nhớ chúng một cách máy móc, và “hoàn lại”cho giáo viên khi bị hỏi, chúng cần thiết để giải thích những hiện tượng chưa biết, để hiểu cơ chế của chúng, hoặc thu nhận những kiến thức mới. Giải bài tập sáng tạo là một trong những hình thức hoạt động sáng tạo đối với học sinh. 9
Chương 2. Cơ sở thực tiễn Để có cơ sở thực tiễn của đề tài, tôi đã tiến hành quan sát sư phạm, tham khảo giáo án, dự giờ, trao đổi ý kiến với một số giáo viên bộ môn, dùng phiếu thăm dò ý kiến của giáo viên, phiếu điều tra học sinh ở các trường THPT nhằm thu thập số liệu cụ thể về thực trạng của việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học Vật lí ở các trường THPT hiện nay. Bảng 1.1. Kết quả điều tra đối với giáo viên Câu hỏi Mức độ Số lượng Tỷ lệ % Câu 1: Quí thầy (cô) có nghe nói đến Thường xuyên 6 37. 5 các khái niệm “NLTD”, “Kỹ năng tư Thỉnh thoảng 10 62. 5 duy” không? Không bao giờ 0 0 Câu 2: Theo thầy (cô) việc phát triển Rất cần thiết 8 50 năng lực tư duy cho học sinh trong Cần thiết 8 50 dạy học Vật lí là: Không cần thiết 0 0 Câu 3: Quí thầy (cô) có tổ chức các Thường xuyên 3 18. 75 hoạt động dạy học theo hướng phát Thỉnh thoảng 13 81. 25 triển năng lực tư duy cho học sinh không? Không bao giờ 0 0 Thuyết trình 6 37. 5 Câu 4: Trong quá trình dạy học Vật lí, quí thầy (cô) chủ yếu sử dụng Đàm thoại 3 18. 75 phương pháp dạy học: Nêu vấn đề 6 37. 5 Ý kiến khác 1 6. 25 Thầy đọc giảng, trò 0 0 ghi chép Câu 5: Quí thầy (cô) cho biết học Có sử dụng thí sinh hứng thú nhất đối với những giờ nghiệm 10 62. 5 học vật lí: Có ứng dụng công 6 37. 5 nghệ thông tin Ý kiến khác 0 0 Đã nghe nhiều 6 37. 5 Câu 6: Quí thầy (cô) có nghe nói đến các khái niệm bài tập mở trong Vật Thỉnh thoảng 10 62. 5 lí không? Chưa bao giờ 0 0 Thường xuyên 2 12. 5 10
Câu 7: Quý thầy (Cô) đã sử dụng bài Thỉnh thoảng 14 87. 5 tập mở trong dạy học Vật lí như thế nào Chưa dùng bao giờ 0 0 Tốt 10 62. 5 Câu 8: Quý thầy (cô) cho biết vai trò Khá tốt 6 37. 5 của bài tập mở Vật lí trong việc phát triển tư duy học sinh Cũng như các loại 0 0 bài tập khác Rất cấp thiết 10 62, 5 Câu 9: Quý thầy (cô) cho biết mức Cấp thiết 6 37, 5 độ cấp thiết của việc dạy học phát triển năng lực tư duy cho học sinh Không cấp thiết 0 0 Không cần thiết 0 0 Rất khả thi 8 50 Câu 10: Quý thầy (cô) cho biết mức độ khả thi của việc xây dựng và áp Khả thi 6 37, 5 dụng các bài Vật lí mở để phát triển Ít khả thi 2 12, 5 năng lực tư duy cho học sinh Không khả thi 0 0 Qua phỏng vấn một số GV, tôi nhận thấy các giáo viên bước đầu đã có sự đổi mới về phương pháp dạy học (PPDH) truyền thống bằng các PPDH tích cực. Tôi tiến hành điều tra về nhu cầu học tập của học sinh đối với bộ môn Vật lí ở 2 trường THPT của huyện với số lượng học sinh điều tra là 236 học sinh. Bảng 1.2. Kết quả điều tra đối với học sinh Câu 1. Trong quá trình học tập Vật lí, các hoạt động sau đã được các em sử dụng ở mức độ nào? Mức độ Thường Thỉnh Tiêu chí không xuyên thoảng SL TL % SL TL % SL TL % Đọc và tóm tắt tài liệu 198 83. 90 38 16. 10 0 0. 00 Đặt câu hỏi trong khi đọc 67 28. 39 74 31. 36 95 40. 25 Phát biểu ý kiến trên lớp 74 31. 36 20 8. 47 142 60. 17 Trao đổi ý kiến với bạn 157 66. 53 55 23. 31 24 10. 17 Hỏi giáo viên những vấn đề chưa rõ 78 33. 05 126 53. 39 32 13. 56 Làm bài tập ngay sau giờ học 54 22. 88 34 14. 41 148 62. 71 Tham khảo tài liệu khác 57 24. 15 28 11. 86 151 63. 98 Tìm và giải các bài toán khó 41 17. 37 57 24. 15 138 58. 47 11
Câu 2. Theo các em, trong quá trình học tập môn Vật lí những hoạt động sau là cần thiết hay không cần thiết? Mức độ Tiêu chí Cần thiết Không cần thiết SL TL % SL TL % Giáo viên trình bày đầy đủ lí thuyết như SGK, giao bài tập và học sinh thực hiện 206 87. 29 30 12. 71 theo yêu cầu của GV Giáo viên chỉ cần nêu định hướng, HS sẽ 42 17. 80 194 82. 20 tự nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của GV Quan sát thí nghiệm 208 88. 14 28 11. 86 Tăng cường giờ thực hành thí nghiệm 220 93. 22 16 6. 78 Cho học sinh được tự trình bày lí thuyết 188 79. 66 48 20. 34 Tăng cường làm việc nhóm 160 67. 80 76 32. 20 Nguyên nhân của những thực trạng nói trên * Về phía giáo viên: - Nhiều giáo viên chưa quan tâm đến việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong các giờ dạy. Một số giáo viên dạy chưa hấp dẫn, ít tạo điều kiện để học sinh tham gia phát biểu xây dựng bài; chưa tổ chức cho học sinh tự học, tự nghiên cứu bài, tự làm các thí nghiệm trong bài … Điều này làm cho các em thụ động, không phát huy được tính tích cực, sáng tạo trong học tập. * Về phía học sinh: - Năng lực tư duy của học sinh còn hạn chế, phát triển không đồng đều ở các HS. - Nhiều học sinh chưa có phương pháp học tập đúng đắn nên cảm thấy khó khăn khi học môn Vật lí. - Một số học sinh còn chậm, lười biếng trong học tập môn Vật lí. Kết luận chương 2 Từ nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài cho thấy: - Năng lực tư duy là tổng hợp các phẩm chất tâm, sinh lý, tri thức của chủ thể nhằm đáp ứng các yêu cầu phát hiện và giải quyết một vấn đề nào đó do nhận thức và thực tiễn đặt ra với một nhận xét xác định và đem lại hiệu quả nhất định. - Trong dạy học Vật lí, việc phát triển năng lực tư duy giúp học sinh tự xây dựng được kiến thức Vật lí một cách logic, sâu sắc; biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn linh hoạt, không máy móc. Từ đó, kiến thức mà học sinh thu nhận được trở nên 12
vững chắc và sinh động hơn. Nó tạo cho học sinh thói quen tự nghiên cứu, làm việc độc lập, suy nghĩ có phương pháp, tạo tiềm lực lâu dài cho cuộc sống sau này. - Thực trạng là giáo viên và học sinh nhận ra nhu cầu cấp thiết của việc học tập phát triển tư duy nhưng việc triển khai còn gặp nhiều khó khăn do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan. Từ những vấn đề trên, tôi nhận thấy việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học nói chung, dạy học Vật lí nói riêng là một việc làm cấp thiết cần phải nổ lực triển khai dưới mọi hình thức . 13
Chương 3. Giải pháp dạy học phát triển năng lực tư duy cho học sinh thông qua hệ thống các bài tập mở trong chủ đề “Động học” Vật lí 10 3.1 Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải hệ thống các bài tập mở phần động học Vật lí 10 Để phát triển năng lực tư duy cho học sinh chúng ta cần sử dụng nhiều phương pháp kết hợp và đặc biệt giáo viên cần phải kiên trì thực hiện trong suốt cả quá trình học tập của học sinh. Trong giới hạn của đề tài: Phát triển năng lực tư duy cho học sinh thông qua các bài tập mở chuyên đề "Động học" Vật lí 10 tôi đã vận dụng TRIZ vào việc xây dựng hệ thống bài tập mở và hướng dẫn học sinh giải các bài tập đó trong như sau. Bài tập 1: Một ô tô chuyển động trên đường thẳng. Tại thời điểm t1, ô tô ở cách bến xe 5 km (bến xe nằm sát đường xe chuyển động). Tại thời điểm t2, ô tô ở cách bến xe 12 km. Độ lớn độ dịch chuyển của ô tô trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 bằng bao nhiêu? Nhận xét: Đây là dạng bài toán ngụy biện. Bài tập có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện cho học sinh; giúp cho tư duy có tính độc đáo, nhạy cảm là cơ sở cho tư duy sáng tạo. Theo dữ kiện ở bài tập 1 “Tại thời điểm t1, ô tô ở cách bến xe 5 km” thì ta chưa biết chính xác ô tô lúc t1 ở phía bên trái hay bên phải của bến xe điều này sẽ có liên quan đến kết quả bài toán. Câu hỏi định hướng tư duy: + Tại thời điểm t1 vị trí ô tô đã được xác định chính xác chưa? + Tại thời điểm t1 ô tô có thể có vị trí như thế nào? + Dữ kiện bài toán có điểm gì đặc biệt? Câu trả lời mong đợi: + Theo đề ra thì tại thời điểm t1 vị trí ô tô chưa được xác định chính xác, vì lúc đó ô tô cách bến xe 5 km nhưng không biết là cách bến xe về phía nào. + Tại thời điểm t1 sẽ có hai khả năng là: ô tô cách bến xe 5 km về bên trái hoặc có thể ô tô cách bến xe 5 km về bên phải của bến xe. + Bài toán chưa cho dữ liệu đầy đủ chính xác. Lời giải tóm tắt: Chọn trục Ox trùng đường chuyển động của xe. Chiều dương là chiều chuyển động. Gốc O ở bến xe. Thời điểm t2 xe có tọa độ là 12 km + Trường hợp thời điểm t1 xe có tọa độ 5 km thì độ dời là d1 = x2 – x1 = 12 -5 =7 km. 14
+ Trường hợp thời điểm t1 xe có tọa độ - 5 km thì độ dời là d2 = x2 – x1 = 12- (-5) =17 km. Cả hai trường hợp độ dời có hướng theo hướng từ vị trí của xe lúc t1 đến vị trí xe lúc t2. Bài tập 2: Biết d1 là độ dịch chuyển 10 m theo hướng tây sang đông. d là độ dịch chuyển 2 6 m theo phương đông tây. d là độ dịch 5 m chuyển theo hướng bắc đến nam. Hãy 3 xác định độ dịch chuyển tổng hợp d = d + d + d 1 2 3 Nhận xét: Cũng như bài tập 1, bài tập 2 là bài tập mở thuộc dạng bài tập ngụy biện. Thông qua bài tập này chúng ta có thể bồi dưỡng cho học sinh tư duy nhảy cảm với các tình huống, cụ thể ở đây giúp học sinh phát hiện ra và phân biệt được sự khác nhau giữa “phương” và “hướng”. Độ dịch chuyển là véc tơ nhưng ở bài này thì dữ kiện về d mới chỉ cho phương của d còn chiều thì chưa cho 2 2 nhưng lại hỏi về d = d + d + d . Ở đây ẩn chứa sự ngụy biện mà học sinh cần 1 2 3 phải biết và rèn luyện khả năng nhận diện và giải quyết vấn đề. Câu hỏi định hướng tư duy: + Độ dịch chuyển là gì? + Độ dịch chuyển d đề đã cho đầy đủ chưa? 2 + Các khả năng có thể có của d là gì? 2 + Bài toán có thể có mấy đáp án? Câu trả lời mong đợi: + Độ dịch chuyển là đại lượng véc tơ có gốc ở vị trí đầu và ngọn ở vị trí cuối của quỹ đạo. + Độ dịch chuyển d đề mới cho biết về độ lớn và phương, còn chưa biết 2 về chiều + Có hai khả năng của d là: chiều từ Đông sang 2 Tây và chiều từ Tây sang Đông. + Bài toán có thể có hai đáp án. Lời giải tóm tắt: • Trường hợp d 2 có chiều từ tây sang đông thì d = d + d + d 1 2 3 15
( d1 + d2 ) 2 2 có độ lớn d = + d2 = 3 (10 + 6 ) + 52 = 281  16,76 (m) d tan  = 3 = 5    17.350 d +d 10 + 6 1 2 Hướng d hợp với hướng tây sang đông góc 17, 350 về phía nam. • Trường hợp d có chiều từ Đông sang tây thì d = d + d + d có độ lớn 2 1 2 3 ( ) 2 2 2 d= d −d + d = (10 − 6 ) + 52 = 41  6,4 (m) 1 2 3 d tan  = 3 = 5    51.340 d +d 10 − 6 1 2 Hướng d hợp với hướng tây sang đông góc 51, 340 về phía nam. Bài tập 3: Nhà bạn Hùng, Siêu thị và trường học cùng nằm trên một tuyến đường. Nhà bạn Hùng cách Siêu thị 800 m, Siêu thị cách Trường học 200 m. Bạn Hùng đi từ nhà đến siêu thị mua bút chì, thời gian dừng lại ở siêu thị mua bút là 5 phút, sau khi mua bút bạn lại tiếp tục đi đến trường. Hãy tính tốc độ trung bình của bạn Hùng trong cả quá trình từ nhà đến trường. Coi chuyển động của bạn Hùng là chuyển động đều và biết cứ 100 m bạn A đi hết 25s. Nhận xét: Thông qua bài tập này chúng ta có thể bồi dưỡng cho học sinh tư duy phân tích, phản biện, nhảy cảm với các tình huống góp phần rèn luyện tư duy sáng tạo, cụ thể ở đây giúp học sinh phát hiện ra vấn đề là dữ kiện chưa cho biết thứ tự sắp xếp “Nhà bạn Hùng”, “siêu thị”, “Trường học” trên đường đi. Thứ tự này khác nhau thì kết quả sẽ khác nhau. Mặt khác bài toán cũng là trường hợp đặc biệt mà học sinh hay sai lầm đó là khi tính tốc độ trung bình thì có tính khoảng thời gian nghỉ không? điều này cũng góp phần rèn luyện tư duy cho học sinh. Câu hỏi định hướng tư duy: + Tốc độ trung bình được định nghĩa như thế nào? + Khi tính tốc độ trung bình thì có tính khoảng thời gian vật không chuyển động trong quá trình đi từ điểm đầu đến điểm cuối của quỹ đạo hay không? + Quãng đường đi có phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối của quỹ đạo không? + Đề bài đã cho chính xác các vị trí đầu và cuối của các quỹ đạo chưa? + Có những khả năng nào về vị trí của siêu thị so với vị trí của nhà và vị trí trường học? 16
Câu trả lời mong đợi: + Tốc độ trung bình = Quãng đường đi được/Thời gian + Khi tính tốc độ trung bình thì thời gian được tính từ thời điểm vật bắt đầu đi ở đầu quỹ đạo đến thời điểm vật tới điểm cuối quỹ đạo. + Quãng đường đi phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối. + Đề bài chưa cho biết chính xác vị trí điểm đầu và điểm cuối của các quỹ đạo. + Theo dữ kiện từ bài toán thì có ba khả năng là siêu thị ở trong khoảng giữa nhà và siêu thị; Nhà ở trong khoảng giữa siêu thị và trường học; trường học trong khoảng giữa siêu thị và nhà trường Lời giải tóm tắt: Tốc độ của bạn Hùng trên mỗi quãng đường là v = 100 25 = 4 (m / s) • Trường hợp 1: siêu thị ở giữa nhà và trường học hoặc trường học ở giữa nhà và siêu thị. Tổng quãng đường bạn Hùng đi là S1 = 800+200 = 1000 (m) 800 200 Tổng thời gian từ nhà đến trường là t = + 5.60 + = 550(s) 1 4 4 S 1000 20 Tốc độ trung bình của bạn Hùng là v = 1= =  1,81 (m / s) tb.1 t 550 11 1 • Trường hợp 2: nhà ở giữa siêu thị và trường học. Tổng quãng đường bạn Hùng đi là S2 = 800 + 800 + 200 = 1800 (m) 800 800 200 Tổng thời gian từ nhà đến trường là t = + 5.60 + + = 750(s) 2 4 4 4 S 1800 12 Tốc độ trung bình của bạn Hùng là v = 2= = = 2,4 (m / s) tb.2 t 750 5 2 Bài tập 4: Bạn A chở bạn B đến điểm bắt xe buýt. Khi bạn B đã ngồi lên xe buýt và xe buýt đã lăn bánh chạy thì bạn B vẫy tay chào bạn A và làm rơi chai nước lọc từ thành cửa sổ xe xuống đường. Em hãy cho biết dạng quỹ đạo chuyển động của chai nước lọc (cho biết trời lặng gió). Nhận xét: Đây là bài tập lí thuyết gắn liền với thực tế về tính tương đối của chuyển động khác hẳn bài toán phổ biến là áp dụng máy móc công thức theo một cách thức quen thuộc. Học sinh phải nhảy cảm phát hiện yêu cầu của bài toán cũng không rõ ràng ở chỗ quỹ đạo của chai nước đối với người quan sát nào. Bài tập rèn luyện cho học sinh tư duy trừu tượng, tư duy phân tích, tư duy phản biện khi học sinh trao đổi tranh luận với nhau. 17
Câu hỏi định hướng tư duy: + Với bạn A: khi chai nước chưa rơi thì chai nước đã chuyển động chưa? Nếu có chuyển động thì nó chuyển động về phía nào? + Khi chai nước đang rơi thì vận tốc chai nước theo hướng chuyển động của xe có thay đổi không? Nếu thay đổi thì thay đổi thế nào? + Khi chai nước rơi thì chai nước tham gia những chuyển động nào? Quỹ đạo chai nước đối với bạn A sẽ như thế nào? + Với bạn B: khi chai nước chưa rơi thì chai nước đã chuyển động chưa? + Khi chai nước rơi thì chai nước tham gia những chuyển động nào? Quỹ đạo chai nước đối với bạn B sẽ như thế nào? Câu trả lời mong đợi: + Với bạn A: khi chai nước chưa rơi thì chai nước đã chuyển động với vận tốc bằng vận tốc của xe. + Khi chai nước đang rơi thì vận tốc chai nước theo hướng chuyển động của xe sẽ bị giảm dần về độ lớn do chai nước chịu sức cản của không khí. + Khi chai nước rơi thì chai nước tham gia hai chuyển động cùng lúc là chuyển động thẳng nhanh dần xuống và chuyển động sang ngang về phía trước, quỹ đạo chai nước là đường cong (gần giống đường parabol) hướng về phía đầu xe buýt. + Với bạn B: khi chai nước chưa rơi thì chai nước chưa chuyển động. + Khi chai nước rơi thì chai nước tham gia hai chuyển động đó là chuyển động thẳng nhanh dần xuống mặt đường và chuyển động theo phương ngang về phía sau của xe do đối với bạn B thì đường không khí sẽ chuyển động về phía sau xe nên đẩy chai nước cũng chuyển động về phía sau xe. Quỹ đạo chai nước bạn B nhìn thấy sẽ là đường cong hướng về phía sau xe. Lời giải tóm tắt: Bạn A sẽ thấy chai nước có quỹ đạo cong (gần giống đường parabol) hướng về phía trước xe. Bạn B sẽ thấy chai nước có quỹ đạo cong (gần giống đường parabol) hướng về phía sau xe. Bài tập 5: Trên đoàn tàu hỏa đang chạy thẳng đều với tốc độ 36 km/h so với mặt đường, một nhân viên phục vụ hành khách đi đều từ toa này sang toa khác của đoàn tàu với tốc độ 1 m/s so với mặt sàn tàu. Xác định tốc độ của người nhân viên đối với mặt đường? Nhận xét: Đây cũng là bài toán về tính tương đối của chuyển động nhưng trong bài toán có sự ngụy biện ở chỗ hướng vận tốc của người nhân viên chưa biết, điều 18