Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo phần cơ học lớp 10 THPT dựa trên một số nguyên tắc của Triz nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Huỳnh Ngọc Nguyên XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 THPT DỰA TRÊN MỘT SỐ NGUYÊN TẮC CỦA TRIZ NHẰM BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lý Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM THỊ PHÚ Thành phố Hồ Chí Minh – 2010 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học Cao học ở trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, tôi luôn nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ rất tận tình từ quí thầy cô trong khoa, các thầy cô trong nhà trường. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm tp. Hồ Chí Minh. - Các thầy cô khoa Vật lý, đặc biệt là các thầy cô trong Tổ Phương pháp giảng dạy, phòng Khoa học công nghệ sau đại học, các thầy cô trong nhà trường đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt khóa học. - Đặc biệt, tôi xin chân thành biết ơn cô PGS. TS. Phạm Thị Phú, Khoa Vật lý trường Đại học Vinh, tp Vinh, Nghệ An đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. - Ban giám hiệu và các thầy cô trong Tổ vật lý, các em học sinh lớp 10 năm học 2009 – 2010 trường THPT Nguyễn Huệ, Quận 9, TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. - Ban giám hiệu và các thầy cô trong Tổ vật lý trường THPT Nguyễn Hữu Huân, Quận Thủ Đức và trường THPH Nguyễn Công Trứ, Quận Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ chúng tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. - Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đặc biệt là các bạn cùng lớp Cao học ngành Lý luận và phương pháp dạy học vật lý khóa 18 đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2010 Tác giả Huỳnh Ngọc Nguyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác. Tác giả Huỳnh Ngọc Nguyên DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BT : Bài tập BTCS : Bài tập cơ sở BTST : Bài tập sáng tạo BTLT : Bài tập luyện tập BTVL : Bài tập vật lí ĐC : Đối chứng ĐH : Đại học GV : Giáo viên HS : Học sinh KHTN : Khoa học tự nhiên LV : Luận văn SGK : Sách giáo khoa SGV : Sách giáo viên SBT : Sách bài tập THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm NC : Nâng cao NXB : Nhà xuất bản. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sự phát triển của nền văn minh nhân loại đã vươn cao sau ba làn sóng nông nghiệp hóa, công nghiệp hóa và công nghệ thông tin. Theo một số dự báo khoa học, làn sóng thứ tư của sự phát triển thế giới chính là tăng cường tính sáng tạo, phát triển nguồn nhân lực sáng tạo. Do vậy, mục tiêu, nhiệm vụ cuối cùng của giáo dục là phải “đi tắt, đón đầu” sự phát triển, phải tạo ra được những người “dùng được ngay”, không phải mất thời gian để đào tạo lại. Điều này được cụ thể trong luật giáo dục, ban hành năm 2005 Chương I, Điều 5 về phương pháp giáo dục: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập, ý chí vươn lên”. Trong những năm qua, các hoạt động tích cực nhằm đổi mới, nâng cao chất lượng giáo dục để đáp ứng các mục tiêu trên được thực hiện ngày càng nhiều. Tuy nhiên, các biện pháp đổi mới phương pháp giáo dục hầu hết đã chú trọng tới việc phát huy, bồi dưỡng tính tích cực, tự giác, chủ động của học sinh, còn tư duy sáng tạo chưa được đề cập nhiều. Sự sáng tạo không phải là bất logic. Quá trình tư duy sáng tạo hoàn toàn có thể dạy được cho học sinh bằng một trong những lý thuyết khá ưu việt là “Lý thuyết giải các bài toán sáng chế” (TRIZ). Trên thế giới, TRIZ được nhiều trường học và công ty dạy và học như các môn học truyền thống (Toán, Lý, Hóa, quản trị kinh doanh, …). Còn ở Việt Nam, trong chương trình giáo dục và đào tạo chưa có môn học về TRIZ. Năm 1977 TRIZ được dạy dưới dạng ngoại khóa cho sinh viên, năm 1991 Trung tâm Sáng tạo Khoa học – Kỹ thuật thuộc trường Đại học Tổng hợp TpHCM (nay là Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học quốc gia TpHCM) ra đời và là cơ sở chính thức, đầu tiên giảng dạy, đào tạo và nghiên cứu TRIZ. Việc nghiên cứu và ứng dụng TRIZ vào thực tiễn dạy học, đặc biệt là dạy một môn khoa học thực nghiệm như vật lí sẽ góp phần dạy kỹ năng tư duy sáng tạo cho học sinh. Điều này làm cho mục đích của giáo dục đạt được sẽ toàn diện hơn. Hiện nay ở nước ta đã có một số ít luận văn thạc sĩ nghiên cứu vận dụng TRIZ vào dạy học vật lí. Bên cạnh đó, đối với các em học sinh mới vào cấp ba thì môi trường học tập hoàn toàn mới mẻ, các em luôn mong muốn ở thầy cô có những đổi mới giúp các em yêu thích môn học. Đặc biệt, các hiện tượng Cơ học rất quen thuộc mà học sinh lại thường gặp trong đời sống hàng ngày, giúp cho các em hiểu biết về thế giới xung quanh sẽ dễ dàng kích thích sự say mê, chủ động học môn vật lí. Do vậy, tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo phần Cơ học lớp 10 trung học phổ thông dựa trên một số nguyên tắc của TRIZ nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh” với mong muốn giúp các em có thể vận dụng kiến thức cơ bản trong nhà trường, từng bước biết cách giải bài toán mà các em gặp trong thực tế, từ đó thỏa mãn nhu cầu tìm tòi, học tập của các em và đồng thời góp phần đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông, nâng cao chất lượng dạy học. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo về Cơ học lớp 10 trung học phổ thông (THPT) và đề xuất phương án sử dụng vào dạy học nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học. - Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy và học bài tập vật lí. 4. Phạm vi nghiên cứu Cơ học lớp 10 THPT. 5. Giả thuyết khoa học - Có thể vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần “Cơ học lớp 10 THPT” đảm bảo yêu cầu về tính khoa học, sư phạm, khả thi trong điều kiện hiện nay của trường THPT nước ta. - Việc sử dụng TRIZ hướng dẫn học sinh giải bài tập sáng tạo (BTST) trong các bài học vật lí truyền thống sẽ góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh, nâng cao chất lượng dạy học. 6. Nhiệm vụ nghiên cứu 6.1 Tìm hiểu về phương pháp luận sáng tạo (TRIZ). 6.2 Tìm hiểu khái niệm bài tập sáng tạo về vật lí, mối quan hệ giữa BTST và TRIZ với việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học. 6.3 Phân tích mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ năng và theo định hướng nghiên cứu nội dung kiến thức Cơ học 10 THPT. 6.4 Tìm hiểu thực tế việc dạy và học bài tập Cơ học 10 THPT ở một số trường THPT thuộc TpHCM. 6.5 Vận dụng TRIZ xây dựng các bài tập sáng tạo về vật lí phù hợp thực tế trong dạy học Cơ học lớp 10 THPT. 6.6 Đề xuất phương án sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo đã xây dựng để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. 6.7 Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp, tính khả thi và tính hiệu quả của dạy và học bài tập Cơ học lớp 10 THPT. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu các tài liệu nhằm tìm hiểu mục tiêu dạy học vật lí trong giai đoạn hiện nay, việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. - Nghiên cứu các tài liệu nhằm tìm hiểu lý thuyết về phương pháp luận sáng tạo và đổi mới. - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập (định tính và định lượng) để xác định mục tiêu nội dung, trọng tâm, cấu trúc logic của các kiến thức Cơ học lớp 10 THPT mà học sinh cần nắm vững. 7.2 Phương pháp điều tra Tìm hiểu thực tế dạy và học bài tập Cơ học lớp 10 thông qua dự giờ, trao đổi với giáo viên, sử dụng phiếu điều tra, phân tích kết quả học tập và ý kiến của học sinh, giáo viên, đề xuất một số nguyên nhân của những khó khăn, sai lầm và hướng khắc phục. 7.3 Phương pháp thực nghiệm Sử dụng phương pháp thực nghiệm vật lí và phương pháp thực nghiệm sư phạm. 8. Kết quả đóng góp của đề tài 8.1 Về lí luận + Nghiên cứu phương pháp luận sáng tạo nhằm bồi dưỡng tư duy và năng lực sáng tạo cho học sinh. + Xây dựng được mô hình vận dụng một số nguyên tắc của TRIZ xây dựng BTST về vật lí nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. + Xây dựng mô hình vận dụng nguyên tắc của TRIZ đặt câu hỏi định hướng tư duy học sinh giải bài tập nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. 8.2 Về thực tiễn + Xây dựng được 25 BTST về Cơ học 10. + Đề xuất 5 phương án sử dụng BTST trong dạy học vật lí. + Giúp học sinh gắn kết kiến thức đã học với việc giải quyết các bài toán thực tế, tạo sự hứng thú trong học tập vật lí. + Giúp học sinh được tiếp cận với phương pháp luận sáng tạo (TRIZ) để nâng cao hiệu quả tư duy sáng tạo. 9. Cấu trúc luận văn MỞ ĐẦU (4 trang) Chương 1- CƠ SỞ LÍ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG (21 trang) Chương 2- XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN CƠ HỌC - VẬT LÍ LỚP 10 VÀ CÁC HÌNH THỨC SỬ DỤNG CHÚNG TRONG DẠY HỌC (51 trang) Chương 3- THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM (10 trang) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (3 trang) Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Trong phần cơ sở lí luận xây dựng hệ thống bài tập vật lí ở trường THPT, chúng tôi giải quyết ba vấn đề sau: - Tư duy sáng tạo. - Dạy học sáng tạo. - Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ để xây dựng BTST trong dạy học vật lí. 1.1 Tư duy sáng tạo 1.1.1 Khái niệm tư duy Tư duy là một trong ba mặt cơ bản của đời sống tâm lý con người (nhận thức, tình cảm và hành động). Nhận thức là một quá trình. Ở con người quá trình này gắn với mục đích nhất định nên nhận thức của con người là một hoạt động. Quy luật chung của mọi hoạt động nhận thức mà con người phải tuân theo đã được Lênin tổng kết: “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn – đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lí, của sự nhận thức hiện thực khách quan”. Hoạt động nhận thức của con người gồm hai giai đoạn: + Nhận thức cảm tính (cảm giác và tri giác): là giai đoạn đầu trong toàn bộ hoạt động nhận thức, nó phản ánh những thuộc tính bề ngoài, cụ thể của sự vật hiện tượng đang trực tiếp tác động vào giác quan của con người. + Nhận thức lí tính (tư duy và trừu tượng): là giai đoạn nhận thức cao hơn, mới về chất so với nhận thức cảm tính, nó phản ánh những thuộc tính bên trong, những mối liên hệ bản chất của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan mà con người chưa biết. Vậy, tư duy là một quá trình tâm lí thuộc nhận thức lí tính, phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ và quan hệ bên trong có tính qui luật của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan mà con người chưa biết.[31, tr.71] 1.1.2 Khái niệm sáng tạo Theo từ điển triết học, “Sáng tạo là quá trình hoạt động của con người tạo ra những giá trị vật chất, tinh thần mới về chất. Các loại hình sáng tạo được xác định bởi đặc trưng nghề nghiệp như khoa học kĩ thuật, tổ chức quân sự. Có thể nói sáng tạo có mặt trong mọi lĩnh vực của thế giới vật chất và tinh thần” [27, tr.24]. Theo Phan Dũng, “Sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kì cái gì có đồng thời tính mới và tính ích lợi” [4, tr.14]. + “Tính mới” là bất kì sự khác biệt nào của đối tượng cho trước so với đối tượng tiền thân của nó (đối tượng cùng loại ra đời trước đó về mặt thời gian). + “Tính ích lợi” được tạo ra nhờ tính mới và rất đa dạng. Tính ích lợi chỉ thể hiện ra khi đối tượng cho trước “làm việc” theo đúng chức năng và trong phạm vi áp dụng của nó. Theo định nghĩa này thì kết quả sáng tạo phải có đồng thời tính mới và tính ích lợi, nếu chỉ có tính mới hoặc chỉ có tính ích lợi thì không được coi là sáng tạo. Nhìn từ các góc độ khác nhau, sáng tạo của con người được xem xét ở nhiều phương diện, khía cạnh khác nhau và nó có các mức độ cao, thấp khác nhau. Nếu xuất phát từ các nhu cầu cá nhân và nhằm thỏa mãn các nhu cầu cá nhân thì người ta có thể chia sáng tạo của con người thành hai loại [4, tr.30]: + Sáng tạo nhằm nhận thức (biết, hiểu, giải thích…) hiện thực khách quan cũng như chính bản thân mình; loại này thuộc khái niệm phát minh. + Sáng tạo nhằm biến đổi (cải tạo…) hiện thực khách quan cũng như chính bản thân mình; loại này thuộc khái niệm sáng chế, có mức độ sáng tạo rất nhiều và được bảo hộ độc quyền. Để đánh giá đối tượng cho trước có phải là sáng tạo hay không, người ta dùng chương trình gồm năm bước [4, tr.16]: + Chọn đối tượng tiền thân + So sánh đối tượng cho trước với đối tượng tiền thân + Tìm tính mới của đối tượng cho trước + Trả lời câu hỏi: “Tính mới đó đem lại lợi ích gì? Trong phạm vi áp dụng nào?” + Kết luận theo định nghĩa sáng tạo. Sáng tạo và luôn mong muốn sáng tạo là nhu cầu của con người. Sáng tạo là hoạt động có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống con người, tạo sự phát triển toàn diện của xã hội, tạo sự thay đổi từ lĩnh vực này sang lĩnh vực khác. Có thể nói ai cũng đều đã từng sáng tạo trong cuộc đời của mình. Trong nhà trường, sáng tạo của học sinh hầu hết còn hẹp, chỉ mới và ích lợi đối với bản thân học sinh mà thôi. Do vậy, dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng phải giúp học sinh rèn luyện sáng tạo để nhắm tới mục tiêu cao hơn là đào tạo những người có khả năng sáng tạo ra những công trình có tính mới và tính ích lợi ở mức nhân loại. 1.1.3 Tư duy sáng tạo Theo Phan Dũng [4, tr.20], “ Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ đưa người giải: + từ không biết cách đạt đến mục đích đến biết cách đạt đến mục đích, hoặc + từ không biết cách tối ưu đạt đến mục đích đến biết cách tối ưu đạt đến mục đích trong một số cách đã biết” Ở đây, tính mới thể hiện ở chỗ người giải tự suy nghĩ từ “không biết cách” đến “biết cách” đồng thời tính mới đem lại tính ích lợi là đạt được mục đích. Do vậy, theo định nghĩa về sáng tạo thì quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định là tư duy sáng tạo. Khái niệm tư duy sáng tạo chỉ phản ánh phần suy nghĩ giải quyết vấn đề, một phần trong toàn bộ quá trình thực hiện giải quyết vấn đề. Ngoài ra, nếu nhìn theo góc độ thông tin – tâm lí thì tư duy sáng tạo là quá trình biến đổi thông tin thành tri thức, tri thức đã biết thành tri thức mới bằng các hiện tượng tâm lí. Rõ ràng, các vấn đề cần giải quyết có trong thực tế đều chứa đựng thông tin, tri thức đã biết; khi giải quyết được vấn đề thì lời giải chính là những thông tin mới đem lại ích lợi (đạt được mục đích) tức là trở thành tri thức cho người giải. Như vậy, có ba cách nói được coi là tương đương: + Tư duy sáng tạo. + Quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định. + Quá trình biến đổi thông tin thành tri thức, tri thức đã biết thành tri thức mới. 1.2 Dạy học sáng tạo Dạy học sáng tạo với nội hàm là dạy tư duy sáng tạo nhằm đào tạo những con người năng động, sáng tạo trong học tập và lao động sản xuất đáp ứng được sự phát triển nhanh và đầy biến động của xã hội hiện đại [22, tr.12-24]. 1.2.1 Cơ sở sinh lí của sáng tạo [27, tr.45] Một cơ sở sinh lí quan trọng của sáng tạo là sự phát triển của não bộ. Nếu trước đây, bán cầu não trái được cho là ưu thế, còn bán cầu não phải thì không ưu thế thì hiện nay những nghiên cứu về hoạt động song hành giữa hai bán cầu não chứng minh sự hoạt động tích cực của cả bán cầu đại não là tiền đề quan trọng để sự sáng tạo xuất hiện. Khoa học về não cho thấy hai bán cầu não có chức năng khác nhau. Bán cầu não trái là trung tâm điều khiển các chức năng trí tuệ như trí nhớ, ngôn ngữ, lí luận, tính toán, sắp xếp, phân loại, viết, phân tích, tư duy qui nạp. Bán cầu não phải là trung tâm điều khiển các chức năng như trực giác, ngoại cảm, thái độ và xúc cảm, liên kết về thị giác và không gian, cảm giác âm nhạc, nhịp điệu, vũ điệu, các loại hoạt động phối hợp thể lực, các quá trình tư duy suy diễn. Các chức năng của bán cầu não trái có đặc điểm là tuần tự, hệ thống trong khi bán cầu não phải có đặc điểm là ngẫu hứng, tản mạn. Bán cầu não trái có thể ghép các mảnh rời rạc thành một tổng thể có tổ chức, trong khi bán cầu não phải nhìn thấy cái tổng thể bằng trực giác, linh cảm sau đó mới đến từng chi tiết. Tư duy của bán cầu não trái là tố chất phát triển trí thông minh. Tư duy của bán cầu não phải là tố chất của sự sáng tạo. Hai bán cầu não cần phải hoạt động cân bằng và phối hợp với nhau để con người phát triển toàn diện, hài hòa, để sức khỏe tinh thần và thể chất được cân bằng. Như vậy bên trong mỗi con người bình thường đều có tố chất của sự sáng tạo và tố chất đó có thể phát triển theo thời gian thông qua quá trình học tập. Dạy học có thể và cần phải khơi gợi, phát huy tiềm năng sáng tạo của mỗi người. Những quan niệm cảm tính, chủ quan, thậm chí sai lầm như sáng tạo là bất logic, có được sự sáng tạo là do bẩm sinh, thiên phú, quá trình sáng tạo không thể nhận thức được… cần phải thay đổi. 1.2.2 Cơ sở tâm lí của dạy học sáng tạo Dạy học sáng tạo lấy lí thuyết thích nghi của Jean Piaget và lí thuyết về vùng phát triển gần của Vưgốtxki làm cơ sở. - Lí thuyết thích nghi của Piaget [29, tr.63]: Những phẩm chất mới của con người được phát triển thông qua các giai đoạn: Mất cân bằng – điều ứng – đồng hóa – thích nghi – lập lại cân bằng ở trình độ cao hơn. Như vậy, bằng hoạt động tích cực, tự lực, con người sáng tạo ra chính bản thân mình, những phẩm chất mới của mình. - Lí thuyết về vùng phát triển gần của Vưgốtxki [29, tr.64]: Chỗ tốt nhất để phát triển những phẩm chất tâm lí là vùng phát triển gần. Đó là vùng nằm giữa khả năng đang có và nhiệm vụ mới phải thực hiện mà ta chưa biết cách làm, nhưng nếu có sự cố gắng cá nhân và có sự giúp đỡ của những người cùng trình độ hoặc có trình độ cao hơn thì có thể tự lực thực hiện được. Như vậy: + Nếu trao cho học sinh nhiệm vụ nằm trong vùng phát triển gần thì học sinh cố gắng một chút có thể hoàn thành được. + Sự giúp đỡ của bạn bè và của giáo viên có thể hỗ trợ cho học sinh tìm cách vượt qua khó khăn, hoàn thành nhiệm vụ. 1.2.3 Cơ sở lí luận dạy học Trong dạy học sáng tạo, HS chiếm lĩnh được tri thức theo phương pháp nghiên cứu của các nhà khoa học. Cơ sở lý thuyết của dạy học sáng tạo là sự giống nhau về bản chất của hoạt động nhận thức khoa học và hoạt động học tập, bản chất đó thể hiện tính mới mẻ trong nhận thức: đối với nhà khoa học “cái mới” họ tìm ra là phát minh khoa học mà nhân loại chưa một ai biết, còn HS khám phá “cái mới” đối với bản thân mình; và “cái mới” là bản chất của sự sáng tạo. Trong vật lí học, V.G Ra-zu-mốp-xki trình bày quá trình sáng tạo dưới dạng chu trình như sau: Hình 1.1. Chu trình nhận thức sáng tạo của Ra-zu-mốp-xki. Quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn như trên, trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện khởi đầu đề xuất 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. 1.2.4 Sáng tạo học - Cơ sở lý luận quan trọng trong dạy học sáng tạo Sáng tạo học ra đời rất sớm, cách nay tới mười bảy thế kỉ nhưng bị rơi vào quên lãng rồi được nhớ lại vào những năm 1940, 1950 và mới được chú ý phát triển khoảng vài chục năm gần đây. Nguyên nhân quan trọng nhất làm khoa học nói chung, sáng tạo học nói riêng bị quên lãng là vì lúc bấy giờ loài người hoàn toàn thỏa mãn với kết quả tư duy sáng tạo của mình. Nhưng cuối chiến tranh thế giới lần thứ hai đến nay, khi cuộc cách mạng công nghệ, đặc biệt từ cách mạng khoa học kĩ thuật mà trong đó khoa học trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp, đã làm tăng tính cấp bách của nhu cầu xã hội, đòi hỏi phát triển các khoa học. Từ đây, sáng tạo học được nhớ lại, được phát triển. Đề cập tư duy sáng tạo, những nhà nghiên cứu theo cách tiếp cận truyền thống lấy con người (chủ thể sáng tạo) làm đối tượng nghiên cứu. Họ thường nghĩ ngay tới quá trình tâm lí xảy ra bên trong bộ óc, tập trung mọi chú ý vào đó và quan niệm rằng đi tìm các qui luật sáng tạo tức là đi tìm các qui luật tâm – sinh lí của con người. Đến nay, theo kiểu tiếp cận truyền thống này, hàng trăm công cụ (mẹo, thủ thuật, lời khuyên, nguyên tắc, phương pháp, chương trình, thủ tục, mô hình, algôrit…) đã Mô hình Hệ quả lôgic Thực nghiệm Sự kiện được xây dựng để phát huy mặt mạnh của các yếu tố, quá trình như suy luận, liên tưởng, tưởng tượng, linh tính, trí nhớ, tiềm thức, vô thức… và khắc phục các mặt yếu của chúng. Các công cụ trên nhiều khi được gọi chung là các phương pháp tích cực hóa tư duy. Có thể kể đến những công cụ thông dụng như: phương pháp đối tượng tiêu điểm, phương pháp não công, phương pháp phân tích hình thái, phương pháp các câu hỏi kiểm tra, phương pháp sử dụng các phép tương tự, phương pháp bản đồ trí óc, tư duy chiều ngang, sáu chiếu mũ tư duy, phương pháp bảy lần tìm kiếm, sơ đồ xương cá, sơ đồ Pareto, … Trong khi cách tiếp cận truyền thống chủ yếu nhằm vào khắc phục các nhược điểm không phải cơ bản nhất của quá trình suy nghĩ tự nhiên như tính ì tâm lí cản trở sáng tạo, năng suất phát ý tưởng thấp … thì Genrich Saulovich Altshuller (Nga, 1926 –1998) cho rằng đi tìm các các qui luật sáng tạo tức là đi tìm các qui luật phát triển khách quan, người sáng tạo tốt là người sau khi nắm được các qui luật nói trên biết điều khiển tư duy, hành động đi theo các qui luật đó. Altshuller là người khởi xướng, trực tiếp xây dựng và phát triển TRIZ ở Nga. TRIZ (theo tiếng Nga là Теория решения изобретательских задач, chuyển tự là Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch, tên tiếng anh là Theory of Inventive Problem Solving hay tên viết tắt quốc tế là TRIZ) là một lý thuyết hoàn chỉnh giải các bài toán sáng chế chứ không đơn thuần là một trong số các phương pháp sáng tạo. 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. TRIZ được xây dựng dựa trên ý tưởng, tiếp cận tiên tiến của các khoa học có phạm vi áp dụng rộng rãi như Triết học biện chứng, Lý thuyết thông tin… đồng thời khía cạnh chủ quan của sáng tạo (qui luật, hiện tượng tâm lí của con người) cũng được tính đến để phương pháp sáng tạo của TRIZ trở nên thân thiện với người sử dụng. Hiện nay, hệ thống công cụ của TRIZ thuộc loại hoàn chỉnh nhất 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, chương trình giải các bài toán – ARIZ… Trong TRIZ có một số khái niệm rất cơ bản và có ý nghĩa đối với dạy học sáng tạo như [4, tr.21- 28, tr.106]: - Sáng tạo và tư duy sáng tạo (đã giới thiệu ở 1.1.2 và 1.1.3) - Bài toán cụ thể được phát biểu đúng hay gọi tắt là bài toán đúng, thường được giải trong trường học. Lời phát biểu của bài toán đúng có hai phần, phần giả thiết gồm những cái cho trước và phần kết luận chỉ ra những cái cần tìm. Đặc điểm chung của loại bài toán đúng là những gì cho trong giả thiết đủ để giải bài toán, không thiếu, không thừa và kết luận chỉ ra cái cần tìm rất rõ ràng, cụ thể chứ không chung chung. - Những bài toán gặp trong thực tế có tên gọi là các tình huống vấn đề xuất phát. Chúng chính là các bài toán sáng tạo. Người giải phải tự phát biểu bài toán; phần giả thiết có thể thiếu hoặc thừa hoặc là vừa thừa vừa thiếu; phần kết luận nêu mục đích chung chung, không rõ ràng, không chỉ ra cụ thể đi tìm cái gì. - Các mức sáng tạo – các mức khó của bài toán sáng tạo đã được G.S. Altshuller nghiên cứu và phân thành năm mức. Nếu chỉ xem xét đến giai đoạn tìm ý tưởng giải bài toán thì mức sáng tạo được xếp tăng dần từ mức một tới mức năm khi nhìn theo các góc độ khác nhau như sau: + Phân loại theo “tính mới”: sử dụng ngay ý tưởng có sẵn; lựa chọn ý tưởng tối ưu trong vài ý tưởng có sẵn; cải tiến ý tưởng có sẵn; đưa ra ý tưởng mới; đưa ra nguyên lí hoạt động mới nhờ vậy có được loại hệ thống mới. + Phân loại theo “phương pháp thử và sai”, cụ thể là theo: 0.a 10  ; 1.a 10  ; 2.a 10  ; 3 4.( )a 10 10  ; 5.( )a 10   . Trong đó, a 10 còn  được xác định là Tæng sè c¸c phÐp thö cã thÓ cã cña bµi to¸n cho tr­íc Tæng sè c¸c lêi gi¶i cã thÓ cã cña bµi to¸n cho tr­íc   + Phân loại theo “sử dụng kiến thức”: sử dụng kiến thức của nghề, nơi bài toán nảy sinh là đủ để giải bài toán; sử dụng kiến thức của ngành chứa nghề, nơi bài toán nảy sinh; sử dụng kiến thức của bộ môn khoa học, là cơ sở của ngành; sử dụng kiến thức của bộ môn khoa học, không phải là khoa học cơ sở; sử dụng kiến thức tổng hợp của nhiều bộ môn khoa học. + Phân loại theo “tính ích lợi” đối với nhân loại: mức sáng tạo càng cao thì ích lợi đối với sự phát triển của nhân loại càng lớn. Trên thức tế, các sáng tạo mức năm đã tạo ra bước ngoặt trên con đường phát triển của nhân loại. + Phân loại theo “số lượng người tham gia giải bài toán”: mức khó của bài toán càng cao, số lượng người tham gia giải bài toán càng đông. + Phân loại theo “thời lượng dùng để giải bài toán”: mức khó của bài toán càng cao, thời gian giải bài toán càng kéo dài. Những bài toán mức năm có khi kéo dài cả thế kỉ. + Phân loại theo “chi phí (tiền) dùng để giải bài toán”: mức khó của bài toán càng cao, chi phí giải bài toán càng lớn. + Phân loại theo “tính ích lợi (lợi nhuận) cho tác giả của một sáng tạo”: mức sáng tạo càng cao, ích lợi (lợi nhuận) cho tác giả của một sáng tạo càng đến chậm và càng ít. Mỗi mức sáng tạo đều có ý nghĩa quan trọng riêng. Việc phân loại các mức sáng tạo là dành cho các sáng tạo có tính mới thế giới và thuộc loại sáng tạo sáng chế, được bảo hộ bằng luật sở hữu trí tuệ. Việc phân loại cũng đòi hỏi chúng ta không đánh giá sáng tạo chung chung nữa mà cần phải đi vào cụ thể. Các sáng tạo mức thấp chủ yếu phụ thuộc vào năng lực cá nhân và mỗi người bình thường đều có khả năng đạt được. Đối với mức sáng tạo càng cao thì chúng không chỉ phụ thuộc vào năng lực cá nhân mà càng phụ thuộc nhiều vào môi trường. Do đó, để có mức sáng tạo cao, ngoài việc bồi dưỡng các năng lực cá nhân về tư duy sáng tạo cũng cần phải tạo dựng môi trường thuận lợi cho mỗi cá nhân có được kiến thức rộng, tập thể làm việc đồng bộ, được đầu tư thích đáng… Với mục đích nghiên cứu dạy tư duy sáng tạo trong môn vật lí ở trường phổ thông bằng việc sử dụng các bài tập sáng tạo (bài toán sáng tạo trong dạy học) thì các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ có ý nghĩa nhất định. 1.3 Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí 1.3.1 Bài tập sáng tạo về vật lí Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được giải quyết nhờ những suy nghĩ lôgic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí. Các bài tập vật lí có thể hiện diện ở tất cả các giai đoạn của quá trình lĩnh hội môn học này, tức là từ bước bắt đầu đặt vấn đề nghiên cứu một đề mục cho đến bước nghiên cứu giải quyết vấn đề, bước vận dụng, củng cố, luyện tập, ôn tập hoặc mở rộng, đào sâu tri thức thực hành... Vật lí học có quan hệ với con đường hành xử của tự nhiên, tức là với các định luật tự nhiên. Cũng như việc học tập môn vật lí nói chung, việc giải bài tập vật lí ở nhà trường nói riêng không thể chỉ dừng lại ở sự tìm cách vận dụng các công thức vật lí để giải cho xong các phương trình và đi tới đáp số. Quan trọng hơn là giải bài tập vật lí phải giúp HS hiểu sâu hơn các hiện tượng vật lí xảy ra trong thế giới tự nhiên xung quanh ta, trong các đối tượng của nền công nghệ văn minh mà ta đang sử dụng để từ sự hiểu biết sâu sắc đó mà thúc đẩy HS giải quyết những vấn đề khác nhau của cuộc sống và công nghệ sau này. Các bài tập giáo khoa của chúng ta thường rất khác xa so với những bài toán mà HS sẽ gặp trong cuộc sống. Nếu không hiểu thấu đáo vật lí học và nhất là không quen với việc giải bài tập vật lí một cách thông minh sáng tạo thì HS sẽ khó lòng giải quyết tốt những bài toán thực của cuộc sống. Bài tập vật lí rất đa dạng, phong phú và có nhiều cách gọi tên, phân loại khác nhau dựa theo việc chọn tiêu chí khác nhau. Nếu căn cứ tính chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là tính chất tái hiện (tái hiện cách thức thực hiện) hay tính chất sáng tạo thì có thể chia thành hai loại [24, tr.34-36]: + Bài tập luyện tập (BTLT) là loại bài tập dùng để rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thức xác định giải các bài tập theo một khuôn mẫu đã có. Tính chất tái hiện của tư duy thể hiện ở chỗ: HS so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết và huy động cách thức giải đã biết; trong đề bài các dữ kiện đã hàm chứa angôrit giải. Loại bài tập luyện tập này tương ứng với bài toán đúng của TRIZ + Bài tập sáng tạo (BTST) là loại 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 hoặc gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng cho việc giải bài tập, đề bài che giấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrit đã có. Với BTST người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới). BTST là một phương tiện dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo (tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm). Loại BTST này cũng phù hợp với khái niệm bài toán sáng tạo của TRIZ 1.3.2 Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo về vật lí Theo Ra-zu-môp-xki, BTST được chia thành hai loại: bài tập nghiên cứu (trả lời câu hỏi “tại sao”) và bài tập thiết kế (trả lời câu hỏi “làm thế nào”). Có thể nhận biết các BTST dựa trên những dấu hiệu sau [24, tr.34-36]: a) Bài tập có nhiều cách giải Dạng bài tập này sẽ tạo cho HS thói quen nhìn nhận vấn đề dưới nhiều góc độ, kích thích tính sáng tạo của HS. b) Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi Loại bài tập này thường có nhiều câu hỏi, câu hỏi một là bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu vẫn áp dụng phương phá._.p 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 Bài tập thí nghiệm vật lí gồm bài tập thí nghiệm định tính, bài tập thí nghiệm. Bài tập 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. Bài tập thí nghiệm định lượng gồm bài tập đo đạc các đại lượng vật lí, minh họa 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 bài tập 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. Bài tập 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 trong cuộc sống hay trong kĩ thuật. e) Bài tập nghịch lí, ngụy biện Đây là dạng bài tập 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. Loại bài tập này cũng 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 Bun-xơ-man, 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. Giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa 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 chiếc 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 bề ngoài để nhận biết một bài tập sáng tạo về vật lí. Để giải loại bài tập 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. Để tạo ra được những bài tập như vậy, một trong những cách thức là dựa vào các nguyên tắc của TRIZ. Xu thế dạy học hiện nay coi trọng việc dạy cho HS chiến lược giải bài tập không những hữu ích đối với việc giải các bài tập giáo khoa mà còn cần để thiết hình thành cho HS một phong cách khoa học tiếp cận bài toán nói chung. Đó là một điều vô cùng quan trọng đối với hoạt động lao động tương lai của họ. 1.3.3 Chiến lược tổng quát giải bài tập vật lí Người ta phân biệt chiến lược giải bài tập tổng quát và chiến lược giải bài tập chung về vật lí. Theo các tác giả P.Zitzewitz và R.Neff thì chiến lược tổng quát giải bài tập có thể coi là một con đường, một kế hoạch tổng thể tiến công vào việc giải bài tập. Nó gồm sáu bước như sau [21, tr.35]: 1. Diễn đạt thành lời bài tập. 2. Định rõ tính chất bài tập, tức là phân tích thông tin để cung cấp và xác định cái gì đã biết, cái gì cần biết để giải được bài tập. 3. Khám phá, tức là động não tìm các chiến lược tổ chức thông tin đã cho và tìm được cái cần biết. Đây là một bước cực kì quan trọng của toàn bộ quá trình giải bài tập vật lí. Khám phá tức là học cách đối chiếu các thông tin đã cho (dữ kiện) với các thông tin yêu cầu phải tìm (đáp số) để đạt đến lời giải của bài tập. 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 bài tập vật lí và những chiến lược cụ thể ứng với từng lớp hoặc từng loại bài tập vật lí nhất định. Các chiến lược giải bài tập vật lí về thực chất là những phương pháp nghiên cứu đặc thù của vật lí học. Học sinh sẽ phải vận dụng chúng dần từng bước vào việc giải bài tập 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. - Hành động như mô tả trong bài tập (khi cần cũng tiến hành cả việc nghiên cứu thực nghiệm) - Phỏng đoán kết quả của hiện tượng mô tả và kiểm tra lại. Chiến lược này có thể gọi là thử và sai”. - Đi giật lùi từ cái cần tìm đến cái đã cho trong bài tập. - Giải một bài tập đơn giản hơn hoặc một bài tập tương tự. - Hỏi chuyên gia (hoặc tìm tài liệu đọc thêm). 4. Kế hoạch, tức là quyết định chọn một chiến lược hoặc một nhóm chiến lược và lập các bước phụ cho chiến lược đã chọn. 5. Thực thi kế hoạch Trong quá trình giải bài tập thì các kĩ năng tính toán, kĩ năng thực hành vật lí quyết định sự thành công của công việc giải bài tập. Mỗi bài tập 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 bài tập và tại sao giải được hoặc tại sao không giải được. Trong kế hoạch tổng thể gồm sáu bước giải bài tập vật lí luôn có mặt có chiến lược chung giải bài tập hiểu như là những phương pháp chung của vật lí học vận dụng vào việc giải các bài tập vật lí đa dạng. Trong khi học giải các bài tập vật lí theo chiến lược cụ thể, cần yêu cầu HS phải nhanh chóng khái quát hóa về những chiến lược (phương pháp) giải từng lớp bài tập tương đối bao quát. Để hoạt động giải bài tập vật lí của HS đạt kết quả tốt, GV cần phải trợ giúp HS bằng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy. 1.3.4 Định hướng tư duy cho học sinh trong quá trình giải bài tập vật lí Tùy theo nội dung của bài tập và mục đích sư phạm của việc giải bài tập, có ba kiểu định hướng tư duy cho học sinh [28, tr.113] + Hướng dẫn tìm tòi qui về kiến thức đã biết, phương pháp đã biết Hướng dẫn tìm tòi qui về kiến thức đã biết, phương pháp đã biết có nghĩa là: lúc mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết, không thấy ngay mối quan hệ 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 bài tập, GV cần sử dụng câu hỏi định hướng tư duy giúp HS nhận ra phương pháp tương tự để giải quyết vấn đề. + 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 có sự sáng tạo thật sự, một bước nhảy vọt trong nhận thức (tình huống cần vận dụng các nguyên tắc sáng tạo). Các câu hỏi định hướng 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 lũy cho HS kinh nghiệm, có sự nhạy cảm phát hiện vấn đề, đề xuất được giải pháp sáng tạo để vượt qua khó khăn. + 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. Học sinh 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. Trên đây là các kiểu định hướng tư duy của HS trong quá trình giải BTST. Số lượng loại bài tập 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. 1.3.5 Mối quan hệ giữa TRIZ và BTST về vật lí Đối tượng của TRIZ là vấn đề/bài toán sáng chế (nội dung kỹ thuật) [23, tr.52-55]: là tình huống 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. Bài tập sáng tạo về vật lí với nội hàm nêu trên có bản chất tương tự với vấn đề/ bài toán của TRIZ, chỉ khác ở phạm vi và mức độ sáng tạo, hơn nữa đa số các sáng chế đều dựa trên nguyên tắc của vật lí học là nội dung của các kiến thức cơ bản được vận dụng giải các bài tập sáng tạo về vật lí. Vậy có thể vận dụng một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ xây dựng các BTST để hướng dẫn HS tư duy giải BTST, qua đó bồi dưỡng kỹ năng tư duy sáng tạo cho HS. 1.3.6 Giới thiệu một số nguyên tắc sáng tạo của TRIZ sử dụng trong luận văn Một nội dung quan trọng của TRIZ là hệ thống 40 nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo. Theo Phan Dũng [10, tr.9-10] thì: “Thủ thuật là các thao tác tư duy đơn giản, có tính định hướng nhất định. Có thể coi thủ thuật là lời chỉ dẫn: cần phải suy nghĩ về hướng nào. Các thủ thuật này gọi là cơ bản vì, ở mức độ nào đó, chúng giống như các nguyên tố hóa học, là cơ sở đơn giản nhất mà từ đó cấu tạo nên các hợp chất. Trong khi lựa chọn các thủ thuật, các nhà nghiên cứu đặc biệt tập trung sự chú ý vào các lĩnh vực sáng chế chủ đạo (mũi nhọn) nơi có nhiều ý tưởng tiên tiến và độc đáo. Do vậy, các thủ thuật được chọn ra, là những thủ thuật mạnh, khá bền vững với thời gian và mang tính khách quan cao, chúng được gọi là các nguyên tắc”. Với mục đích xây dựng BTST dùng cho dạy học, là một hoạt động sáng tạo của GV rất cần phải sử dụng nguyên tắc sáng tạo. Tuy nhiên, căn cứ vào nội dung dạy học, đặc điểm sinh lí, tâm lí của HS và khả năng vận dụng của bản thân, chúng tôi chỉ sử dụng một số nguyên tắc xác định. Sau đâu là những nguyên tắc dễ sử dụng và phù hợp với dạy học. 1. Nguyên tắc phân nhỏ - Chia đối tượng thành những phần độc lập. - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. - Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng. 2. Nguyên tắc tách khỏi Tách phần “gây phiền phức” ra khỏi đối tượng hay tách phần cần thiết ra khỏi đối tượng. 3. Nguyên tắc kết hợp - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hay đối tượng dùng cho hoạt động kế cận. - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hay kế cận. 4. Nguyên tắc đảo ngược - Thay vì hành động theo yêu cầu bài toán thì hành động ngược lại. - Làm thành phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thanh đứng yên và ngược lại đứng yên thành chuyển động. - Lật ngược đối tượng. 5. Nguyên tắc linh động - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài để chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tượng thành những phần có khả năng dịch chuyển với nhau. 6. Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa Nếu bài toán khó nhận được hiệu quả cần thiết 100% thì nên nhận ít hơn một chút, lúc đó bài toán có thể đơn giản và dễ giải hơn. 7. Nguyên tắc sử dụng các dao động Cơ học - Làm đối tượng dao động hay tăng tần số dao động. - Sử dụng tần số công hưởng. - Thay vì dùng các bộ rung Cơ học có thể dùng các bộ rung áp điện. - Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 8. Nguyên tắc liên tục tác động có ích - Thực hiện công việc một cách liên tục ( tất cả các phần của đối tượng cần làm vịêc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không tải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. 9. Nguyên tắc quan hệ phản hồi - Thiết lập quan hệ phản hồi. - Nếu đã có quan hệ phản hồi , hãy thay đổi nó. 10. Nguyên tắc sử dụng trung gian Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 11. Nguyên tắc tự phục vụ - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sữa chữa. - Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư. 12. Nguyên tắc sao chép (copy) - Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, dễ vỡ, không tiên lợi thì ta sử dụng bản sao. - Thay thế đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỉ lệ cần thiết. - Nếu không sử dụng bản sao quang học được ở vùng ánh sáng nhìn thấy thì chuyển sang sử dụng bản sao hồng ngoại, tử ngoại. 13. Nguyên tắc thay thế sơ đồ Cơ học - Thay thế sơ đồ Cơ học bằng điện,quang,nhiệt, âm hay mùi vị. - Sử dụng điện trường hay từ trường trong tương tác với đối tượng. - Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, trường cố định sang thay đổi theo thời gian, trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. - Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ . 14. Sử dụng kết cấu khí và lỏng Thay cho các phần đối tượng ở thể rắn sử dụng các kết cấu khí và lỏng : nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thuỷ tĩnh, thuỷ phản lực 15. Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng - Thay đổi trạng thái đối tượng - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc - Thay đổi độ dẻo - Thay đổi nhiệt độ, thể tích 1.3.7 Phương pháp xây dựng bài tập sáng tạo về vật lí dựa trên nguyên tắc sáng tạo của TRIZ Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong vật lí học, sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của HS khi học tập vật lí và của nhà vật lí khi nghiên cứu vật lí; quan hệ giữa TRIZ và BTST, phương pháp xây dựng BTST để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS được đề xuất như sau [23, tr.52- 55]: + Lựa chọn một hoặc một số bài tập cơ sở (đó có thể là bài tập luyện tập hoặc bài tập sáng tạo); + Giải các bài tập cơ sở dạng tổng quát; + Phân tích hiện tượng vật lí, giả thiết, kết luận cũng như lời giải và kết quả bài tập; + Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để xây dựng các bài tập mới bằng cách trả lới các câu hỏi sau: - Có thể phát biểu bài tập theo một cách khác không? Có thể bỏ bớt các dữ kiện của bài tập không? Có thể thay đổi các dữ kiện của bài tập không? (nguyên tắc linh động); - Có thể thay đổi một số dữ kiện trong bài tập để hiện tượng vật lí mô tả trong bài tập trở thành mâu thuẫn với các định luật vật lí không? (nguyên tắc đảo ngược); - Có thể thay đổi các thông số vật lí của đối tượng trong bài tập để biến nó thành bài tập khác không? (nguyên tắc thay đổi thông số lí hóa của đối tượng); - Có thể cụ thể hóa bài tập không? (nguyên tắc phân nhỏ); - Có thể chuyển bài tập thành bài tập tổng quát hơn không? Có thể kết hợp các bài tập thành bài tập tổng quát không? Có bài tập nào khác liên quan có thể sử dụng thêm để xây dựng bài tập mới? (nguyên tắc kết hợp); - Có thể làm cho bài tập dễ hơn không? (nguyên tắc giải thiếu hoặc giải thừa); - Bài tập có ứng dụng trong thực tiễn như thế nào? (nguyên tắc vạn năng); - Có thể dùng ứng dụng đó để phát biểu thành bài tập mới được không? (nguyên tắc linh động, nguyên tắc kết hợp); + Đánh giá về tính sáng tạo (tính mới và tính ích lợi) của bài tập đã biến đổi được so với các bài tập cơ sở (xem xét dưới góc độ bồi dưỡng tư duy sáng tạo và óc thực tiễn cho HS). Khẳng định tính sáng tạo của BT xây dựng được. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Chúng ta biết rằng, vật lí là một môn khoa học tự nhiên, vật lí phổ thông chủ yếu là vật lí thực nghiệm có tác dụng to lớn trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. Trong chương 1, chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận cho việc xây dựng và sử dụng BTST về vật lí để khẳng định BTST về vật lí là một phương tiện hiệu quả nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. Phát triển tư duy nói chung, tư duy sáng tạo nói riêng là một nhiệm vụ của dạy học vật lí. Phát triển tư duy sáng tạo ở học sinh bằng cách rèn luyện những thao tác, hành động, phương pháp nhận thức cơ bản nhằm chiếm lĩnh kiến thức vật lí, vận dụng sáng tạo để giải quyết vấn đề trong học tập và hoạt động thực tiễn sau này. Trong chương 1, chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận cho việc xây dựng và sử dụng BTST về vật lí để khẳng định BTST về vật lí là một phương tiện có hiệu quả nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. Những vấn đề cơ bản được trình bày trong chương có thể tóm tắt như sau: Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định. Tư duy sáng tạo cần cho tất cả mọi người. Việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo phải dựa vào quy luật hình thành và phát triển của nó. Dạy học sáng tạo là dạy học nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. Dạy học sáng tạo được thực hiện trên các cơ sở sau: cơ sở sinh lí học, cơ sở tâm lí học, cơ sở lí luận dạy học, cơ sở phương pháp luận sáng tạo và cơ sở thực tiễn. Các biện pháp để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS bao gồm: Áp dụng rộng rãi phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở các mức độ khác nhau, lôi cuốn HS tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập; tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học; luyện tập thao tác tư duy với các BTST; bồi dưỡng phương pháp tự học, ... BTST về vật lí là bài tập mà giả thuyết không có đủ thông tin đầu đủ liên quan đến hiện tượng, quá trình vật lí, có những đại lượng vật lí được ẩn dấu, điều kiện bài tập không chứa đựng hướng dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrít giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng. Việc giải BTST phải trải qua giai đoạn chuyển nó về BT đúng cần giải. Theo tinh thần lí luận dạy học hiện đại, phát triển tư duy vật lí được đặt ngang tầm với nhiệm vụ trang bị tri thức. Thậm chí trong chừng mực nhất định đối với những học sinh có thiên hướng trở thành nhà nghiên cứu thì nó còn quan trọng hơn. Trên cở sở nghiên cứu cơ sở lí luận, chương 2 chúng tôi sẽ tiến hành xây dựng hệ thống BTST, các phương án sử dụng BTST trong dạy học và các giáo án để chuẩn bị cho các tiết học có sử dụng BTST. Chương 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 VÀ ĐỀ XUẤT CÁC HÌNH THỨC SỬ DỤNG CHÚNG TRONG DẠY HỌC 2.1 Mục tiêu dạy học của phần Cơ học lớp 10 Cơ học là một phần của vật lí học, khảo sát những quá trình đơn giản nhất của vật lí học, đó là sự dời chỗ của các vật thể trong không gian, sự dời chỗ đó gọi là chuyển động cơ. Mục đích của Cơ học là xác định vị trí của một vật vào một thời điểm bất kì, dựa vào sự tương tác của các vật khác với vật ấy. Phần của Cơ học khảo sát chuyển động của một vật mà chưa xét tới tác dụng của những vật khác làm biến đổi chuyển động ấy gọi là động học. Phần của Cơ học có xét đến tác dụng của những vật khác lên chuyển động của một vật gọi là động lực học. Phần của Cơ học khảo sát trạng thái cân bằng của vật dưới tác dụng của các vật khác gọi là tĩnh học. Nội dung Cơ học lớp 10 được trình bày thành 5 chương, mỗi chương giải quyết những nhiệm vụ nhận thức nhất định để đưa tới giải quyết bài toán cơ bản của Cơ học. Ngoài mục tiêu theo chuẩn (theo các tài liệu [3], [4], [17]), thì theo định hướng bồi dưỡng tư duy sáng tạo, chúng tôi quan tâm đến các mục tiêu sau: - Chương I: Động học chất điểm. Nắm vững đặc điểm của các loại chuyển động và các đại lượng vật lí đặc trưng cho từng loại chuyển động đó. Biết áp dụng các kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng thực tiễn. Nắm được quy trình thực hiện một thí nghiệm vật lí đơn giản, biết cách đo các đại lượng cơ bản (tọa độ, thời gian, ...) của vật chuyển động thẳng. Bước đầu biết cách xử lí các kết quả đo lường. - Chương II: Động lực học chất điểm. Hiểu được điều kiện và đặc điểm của các loại lực cơ và biết cách vận dụng các kiến thức đó vào một số trường hợp cụ thể; có khả năng đề xuất phương án thí nghiệm để xác định từng loại lực và các đại lượng liên quan. - Chương III: Tĩnh học vật rắn. Phân biệt được điều kiện cân bằng của vật rắn trong từng trường hợp cụ thể. Vận dụng được những kiến thức đã học để giải thích một số hiện tượng và giải các bài toán liên quan. - Chương IV: Các định luật bảo toàn. Hiểu rõ đặc điểm của các đại lượng vật lí như động lượng, công, công suất, năng lượng, động năng, thế năng. Biết được phạm vi áp dụng của các định luật bảo toàn và có khả năng vận dụng các định luật bảo toàn đó trong việc giải thích một số hiện tượng và giải một số các bài tập liên quan. - Chương V: Cơ học chất lưu. Hiểu và áp dụng được nguyên lí Pa-xcan trong một số các bài tập đơn giản. Hiểu được định luật Béc-nu-li và một số ứng dụng. Vận dụng các kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng vật lí trong thực tế và giải các bài tập liên quan. 2.2 Logic trình bày kiến thức phần Cơ học lớp 10 Vật chuyển động như thế nào? Vì sao vật chuyển động như vậy? Vì sao vật cân bằng Đại lượng nào bảo toàn? Chất lưu chuyển động như thế nào? Đại lượng nào bảo toàn? Động học chất điểm Động lực học chất điểm Tĩnh học vật rắn Các định luật bảo toàn Cơ học chất lưu Cơ học Bài toán cơ bản của Cơ học Sơ đồ 2.1: Cấu trúc logic phần Cơ học lớp 10 Chúng tôi lựa chọn phần Cơ học lớp 10 để nghiên cứu dạy BTST vì các hiện tượng Cơ học rất gần gũi trong thực tế nên các em có thể liên hệ các kiến thức đã học với các hiện tượng thực tế tương đối dễ dàng. Các thí nghiệm về Cơ học dễ thực hiện và có thể thực hiện ngay tại lớp học. Nội dung kiến thức phần Cơ học tương đối vừa sức với các em học sinh trong việc tiếp thu. Mặt khác, các em đã từng làm quen với Cơ học ở chương trình vật lí cấp 2 cũng giúp các em rất nhiều trong việc vận dụng các kiến thức đã học. 2.3 Tìm hiểu thực trạng dạy bài tập nói chung, BTST nói riêng phần Cơ học lớp 10 2.3.1 Mục đích tìm hiểu Tìm hiểu thực tế việc dạy và học bài tập Cơ học 10 THPT ở một số trường THPT ở TP. Hồ Chí Minh. 2.3.2 Đối tượng tìm hiểu Chúng tôi tìm hiểu thông qua việc phát phiếu hỏi ý kiếm của 15 GV vật lí. Trong đó có: 9 GV trường Nguyễn Huệ, Quận 9; 4 GV trường Nguyễn Hữu Huân, Thủ Đức và 2 GV trường Nguyễn Công Trứ, Quận Gò Vấp. Chúng tôi thăm dò ý kiến của 95 HS của hai lớp thực nghiệm sau khi các em đã được học BTST. 2.3.3 Phương pháp tìm hiểu Thông qua phiếu thăm dò ý kiến (Mẫu phiếu điều tra ở phụ lục 2) 2.3.4 Kết quả tìm hiểu a) Nhận thức của giáo viên về BTST Thông qua việc thống kê kết quả điều tra (phụ lục 2), kết hợp với việc trao đổi với đồng nghiệp về việc nghiên cứu thực tế giảng dạy vật lí của giáo viên một số trường THPT, chúng tôi rút ra được các nhận xét như sau: - Một số GV xác định đúng mục đích, yêu cầu của tiết dạy bài tập vật lí, đó là ngoài việc củng cố và kiểm tra kiến thức cơ bản còn quan tâm tới việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho HS. - Tuy nhiên đa số GV đều thiên về vai trò kiểm tra, đánh giá kiến thức của HS thông qua việc giải bài tập vật lí. Nhiều GV cho rằng giải bài tập vật lí là để rèn kĩ năng vận dụng các công thức vật lí, họ cho rằng bài tập vật lí càng hay nếu tính phức tạp về mặt toán học của nó càng cao. - Nhiều GV chưa hiểu một cách đầy đủ về BTST và vai trò của BTST trong dạy học, chưa biết cách biên sọan BTST, chưa quan tâm đến việc soạn câu hỏi định hướng tư duy cho HS trong quá trình giải bài tập nói chung, BTST nói riêng. b) Sử dụng BTST trong dạy học - Trong quá trình dạy bài tập vật lí, GV còn ít đưa ra câu hỏi định hướng tư duy cho HS, chưa xây dựng câu hỏi định hướng tư duy tích cực đối với từng loại bài tập và từng loại đối tượng HS. - Khi dạy bài tập vật lí, GV thường chú ý nhiều đến những biến đổi toán học mà ít chú ý đến việc phân tích, định hướng tư duy cho HS. - Các bài tập mà GV chọn lọc để đưa vào tiết bài tập thường là những bài tập luyện tập áp dụng những kiến thức đơn thuần, thiên về toán học. Loại BTST còn ít được dùng trong dạy học. Việc GV tự tìm tòi, biên soạn và giảng dạy BTST còn ít. 2.3.5 Nguyên nhân và thực trạng a) SGK và SBT: Số lượng BTST trong SGK và SBT chưa nhiều. Trong SGK vật lí 10 cơ bản và nâng cao, phần Cơ học thì số lượng BTST rất ít, mỗi chương chỉ có khoảng 2, 3 BTST. Còn trong SBT thì số lượng BTST có nhiều hơn nhưng vẫn còn hạn chế, SBT cơ bản, số lượng BTST chỉ chiếm khoảng 5%, còn SBT nâng cao thì tỉ lệ có cao hơn, chiếm khoảng 10%, đặc biệt là các BTST về thí nghiệm, bài tập liên quan đến các hiện tượng vật lí trong thực tế. b) Trong thi cử và kiểm tra: Trong các kì thi Tốt nghiệp, tuyển sinh Đại học và Cao đẳng, trong những năm gần đây môn vật lí đề thi dưới hình thức trắc nghiệm. Các đề thi có nhiều BTST hơn, ngày càng có tính phân hóa trình độ học sinh. Đặc biệt là Đề thi tuyển sinh Đại học và Cao đẳng năm 2010, có khoảng 20% là BTST. Đây là một tín vui cho việc đưa BTST vào dạy học. Tuy nhiên tỉ lệ này vẫn còn hạn chế so với các BT chủ yếu kiểm tra khả năng học thuộc công thức và các BT thường rơi vào các dạng mà HS đã ôn luyện trước đó. Do vậy, việc dạy học hiện nay thường chủ yếu phục vụ mục đích thi cử nên cũng góp phần dẫn đến việc GV chưa coi BTST là thật sự cần thiết. c) Trong các tài liệu tham khảo: Các tài liệu tham khảo cho GV và HS rất đa dạng, phong phú nhưng số lượng BTST cũng còn ít, chỉ có một số ít các cuốn sách có số lượng BTST tương đối. Trong các tuyển tập đề thi Olympic các cấp, số lượng các BTST nhiều hơn trong SGK và SBT, chiếm khoảng 20%. Các đề thi Olympic luôn có các BTST nhưng tỉ lệ này vẫn còn khiêm tốn. Hiện nay, trên thị trường đã xuất hiện một số cuốn sách dành cho những học sinh có năng khiếu và yêu thích vật lí, các cuốn sách này dành một phần đáng kể cho BTST. Chúng tôi có thể kể đến như: - Những bài tập định tính về vật lí câp ba của M.E. Tultrinxi, NXB giáo dục năm 1978. - Hỏi đáp vật lí 10 của Nguyễn Văn Thuận (chủ biên) và nhóm tác giả, NXB giáo dục năm 2006. - Những bài tập hay về thí nghiệm Vật lí của V. Langué, NXB Giáo dục 1998. - Giải toán Vật lí THPT một số phương pháp của Lê Nguyên Long, An Văn Chiêu, Nguyễn Khắc Mão, NXB Giáo dục năm 2003. … Thực trạng trên đòi hỏi mỗi GV cần phải xây dựng cho mình hệ thống BTST và phương án sử dụng chúng để đạt hiệu quả dạy học cao nhất. 2.4 Xây dựng hệ thống BTST phần Cơ học lớp 10 Theo các phương pháp đã trình bày ở chương 1, chúng tôi xây dựng hệ thống BTST phần Cơ học lớp 10 gồm 25 bài. Với mỗi bài tập, nội dung và thứ tự trình bày như sau: - Bài tập cơ sở. - Nguyên tắc sáng tạo sử dụng trong bài toán. - Bài tập sáng tạo. - Câu hỏi định hướng tư duy. - Lời giải tóm tắt. Bài tập 1 BTCS. Một hòn bi lăn theo cạnh của một mặt bàn hình chữ nhật cao h = 1,25 m. Khi ra khỏi mép bàn, nó rơi xuống nền nhà tại điểm cách mép bàn L = 1,50 m (theo phương ngang)? Lấy g = 10 m/s2. Tính thời gian rơi của bi và tốc độ của bi lúc rời khỏi bàn. [Bài tập số 6, SGK Vật lí 10 [3], trang 88 ] + Sử dụng nguyên tắc sao chép (copy) và nguyên tắc đảo ngược để biến BTCS thành BTST1; Sử dụng nguyên tắc linh động để chuyển BTST1 thành BTST2. BTST1. Xác định vận tốc tối đa của ngón tay khi búng. Đồ dùng: cục tẩy (gôm), thước dây. BTST2. Nhờ một thước dây, làm thế nào để xác định vận tốc quả bóng do một nam sinh ném lớn hơn vận tốc một quả bóng do một nữ sinh ném là bao nhiêu? + Câu hỏi định hướng tư duy: BTST1 - Ta phải búng cục tẩy theo phương nào? - Thước dây dùng để làm gì? - Để thực hiện yêu cầu đề ra, ta cần dựa vào kiến thức về hiện tượng vật lí nào? - Nếu không được sử dụng đồng hồ để đo thời gian, liệu ta có thể thực hiện được yêu cầu của đề bài? BTST2 - Thước dây dùng để làm gì? - Để thực hiện yêu cầu đề ra, ta cần dựa vào kiến thức về hiện tượng vật lí nào? - Hai em ném ngang hay ném xiên vật thì mới có thể so sánh được tốc độ ném của hai em? - Nếu không được sử dụng đồng hồ để đo thời gian, liệu ta có thể thực hiện được yêu cầu của đề bài? + Nguyên tắc sáng tạo sử dụng trong bài toán: Sử dụng nguyên tắc linh động để giải bài toán sáng tạo mà không cần dùng đồng hồ; sử dụng nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa để bỏ qua sức cản của không khí và lấy gần đúng gia tốc trọng trường g  9,8 m/s2. Sử dụng nguyên tắc thay đổi thông số lí hóa để thay đổi yêu cầu đề bài từ xác định tốc độ búng của ngón tay đến so sánh tốc độ ném của hai em. + Lời giải tóm tắt: BTST1 Cục tẩy được ném từ độ cao h thì thời gian bay của nó là: 2h t g  ; Tầm bay xa của cục tẩy là: 2h s v.t v g   . Khi đó, ta xác định được vận tốc tới đa của cục tẩy là: g v s 2h  . Dùng thước dây để đo tầm bay xa s và độ cao h mà từ đó cục tẩy được búng, g là gia tốc rơi tự do, ta lấy gần đúng g  9,8 m/s2. Từ đó, ta xác định được vận tốc tối đa của ngón tay khi búng cục tẩy. BTST2 Cho hai bạn nam sinh và nữ sinh lần lượt ném quả bóng theo phương ngang (ném ngang). Sau đó dùng thước dây đo tầm bay xa S1, S2 mà hai em ném được (Hình 2.1). Ném quả bóng được ném từ độ cao h thì thời gian bay của quả bóng là: 2h t g  ; Tầm bay xa của quả bóng: 2h s v.t v g   . Gọi v1, v2 là vận tốc ném của bạn nam và bạn nữ thì tầm bay xa của quả bóng do hai em thực hiện được là: 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2h 2h S v h v S h S v .t v ;S v .t v g g S v h v S h         Như vậy, để giải bài tập này ta chỉ cần dùng thước dây để đo tầm bay xa S1, S2 của quả bóng và các độ cao h1, h2 từ đó bóng được ném đi. Để đơn giản, ta có thể cho h1 = h2 bằng cách cho người thấp hơn đứng trên một bệ cao thích hợp hoặc người cao cúi người xuống. Khi đó, ta có: 1 1 2 2 v S v S  Bài tập 2 BTCS. Giả sử tuyết rơi theo phương thẳng đứng với vận tốc 8 m/s. Một người lái xe trên đường thẳng nằm ngang với vận tốc 10 m/s. Người này thấy tuyết rơi lệch với phương thẳng đứng một góc bao nhiêu? + Sử dụng nguyên tắc đảo ngược (thay vì xác định góc lệch của giọt mưa, ta xác định vận tốc của giọt mưa) và nguyên t._.ảm ơn quý Thầy, Cô! Tên giáo viên (có thể không viết): ……………………… Trường: …………………………………………………. Để quý thầy cô có thể cho ý kiến khách quan, chính xác, chúng tôi xin được trình bày sơ lược về một khái niệm mới xuất hiện trong thời gian gần đầy là Bài tập sáng tạo (BTST). Bài tập sáng tạo (BTST) là loại 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 hoặc gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng cho việc giải bài tập, đề bài che giấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrit đã có. Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo về vật lí + Bài tập có nhiều cách giải + Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi Loại bài tập này thường có nhiều câu hỏi, câu hỏi một là bài tập 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. + Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm vật lí gồm bài tập thí nghiệm định tính, bài tập thí nghiệm định lượng. + Bài tập cho thiếu, thừa hoặc sai dữ kiện 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. + Bài tập nghịch lí, ngụy biện Đây là dạng bài tập 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. + Bài toán hộp đen 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. Trên đây là những dấu hiệu để nhận biết một BTST về vật lí. Để giải loại bài tập 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. Để tạo ra được những bài tập như vậy, một trong những cách thức là dựa vào các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ. Ví dụ: Bài tập giáo khoa (BTGK): Một hòn bi lăn theo cạnh của một mặt bàn hình chữ nhật cao h = 1,25 m. Khi ra khỏi mép bàn, nó rơi xuống nền nhà tại điểm cách mép bàn L = 1,50 m. (theo phương ngang)? Lấy g = 10 m/s2. Tính thời gian rơi của bi và tốc độ của bi lúc rời khỏi bàn. Bài tập sáng tạo (BTST): Nhờ một thước dây, làm thế nào để xác định vận tốc quả bóng do một nam sinh ném lớn hơn vận tốc một quả bóng do một nữ sinh ném là bao nhiêu? Ngoài ra, phương pháp dùng để học sinh (HS) suy luận là phương pháp tự nhiên: phương pháp thử và sai, phương pháp này chưa hiệu quả trong việc giúp các em đưa ra các ý tưởng sáng tạo để giải quyết vấn đề. Hiện nay chúng ta đang có một công cụ tư duy hiệu quả giúp mỗi người bình thường đều có thể đưa ra các ý tưởng sáng tạo, đó chính là phương pháp luận sáng tạo mà hạt nhân của nó là 40 nguyên tắc sáng tạo (TRIZ) Sau đây là hệ thống các câu hỏi, quý Thầy, Cô khoanh tròn các gợi ý mà Thầy, Cô lựa chọn. 1. Xin quý Thầy, Cô đánh giá chung về vai trò của BTVL trong dạy học: (Chọn 1 ý) A. Không quan trọng B. Đôi lúc quan trọng C. Tương đối quan trọng D. Rất quan trọng 2. Theo Thầy, Cô thì tác dụng của BTVL đối với việc học VL của HS được sắp xếp theo thứ tự ưu tiên như thế nào? (Thầy, Cô ghi thêm số thứ tự ưu tiên từ 1  5) A. Nhớ công thức……… B. Hiểu bài………….. C. Phát triển tư duy….. D. Làm tốt bài KT, thi………. E. Phát triển các kĩ năng …….. 3. Bên cạnh truyền đạt kiến thức và kĩ năng cho HS thì Thầy, Cô quan tâm về việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS như thế nào? (Chọn 1 ý) A. quan tâm rèn luyện thường xuyên. B. thỉnh thoảng có rèn luyện. C. chưa chú ý, chỉ quan tâm đến kiến thức và các kĩ năng cần thiết của bài học, môn học 4. Theo Thầy, Cô thì BTST phù hợp với đối tượng HS nào? A. HS có học lực từ Giỏi trở lên. B. HS có học lực từ Khá trở lên. C. HS có học lực từ Trung bình trở lên. D. Tất cả HS trong lớp. 5. Theo Thầy, Cô thì BTST nên được sử dụng trong ở hình thức nào? (Thầy, Cô ghi thêm số thứ tự ưu tiên từ 1  5) Tiết học luyện tập giải bài tập ……. Tiết ôn tập kiến thức ……. Đề thi tuyển HS giỏi của trường ……. Tiết học bồi dưỡng HS khá, giỏi ……. Trong sinh hoạt câu lạc bộ vật lí ……. 6. Theo quý Thầy, Cô thì sự cần thiết nhất để sử dụng BTST trong dạy học là gì? (Chọn 1 ý) A. Giúp HS nhớ được các công thức lâu hơn B. Giúp HS hiểu sâu hơn các kiên thức trong bài học C. Giúp HS vận dụng được kiến thức đã học D. Giúp HS có thể làm tốt bài kiểm tra và thi E. Rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS 7. Theo Quý Thầy, Cô thì lợi ích mà BTST đem lại là gì? (Thầy, Cô ghi thêm số thứ tự ưu tiên từ 1  5) Giúp HS gắn kết giữa kiến thức vật lí với đời sống, khoa học kĩ thuật. ……. Giúp HS hiểu kiến thức vật lí sâu sắc hơn. ……. Giúp HS nắm vững cách giải BTVL. ……. Giúp HS cảm thấy môn vật lí gần gũi và có ích. ……. Giúp HS rèn luyện tư duy sáng tạo ……. 8. Theo cảm nhận của Thầy, Cô thì sử dụng BTST có làm HS hứng thú hơn khi học vật lí không? A. Có. B. Không. C. Không có ý kiến. 9. Theo Thầy, Cô thì để giúp các em giải BTST, GV có cần phải chuẩn bị hệ thống các câu hỏi định hướng tư duy không? A. Rất cần thiết. B. Cần. C. Không cần. D. Không có ý kiến. 10. Thầy cô đã biết và tìm hiểu các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ chưa? A. Rất quan tâm. B. Có quan tâm. C. Biết nhưng không quan tâm lắm. D. Chưa biết. Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô. Kính chúc quý Thầy, Cô hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình và thành công trong cuộc sống. BẢNG THỐNG KÊ KẾT QUẢ THĂM DÒ Ý KIẾN CỦA GIÁO VIÊN STT NỘI DUNG KHẢO SÁT Số lượng 1 Đánh giá chung về vai trò của BTVL A. Không quan trọng 0 B. Đôi lúc quan trọng 0 C. Tương đối quan trọng 4 D. Rất quan trọng 11 2 Tác dụng của BTVL đối với việc học VL của HS Thứ tự ưu tiên 1 2 3 4 5 A. Nhớ công thức 7 8 0 0 0 B. Hiểu bài 8 7 0 0 0 C. Phát triển tư duy 0 0 5 4 6 D. Làm tốt bài KT, thi 0 0 10 5 0 E. Phát triển các kĩ năng 0 0 0 6 9 3 Mức độ quan tâm về việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS A. quan tâm rèn luyện thường xuyên. 7 B. thỉnh thoảng có rèn luyện. 6 C. chưa chú ý 2 4 BTST phù hợp với đối tượng HS nào? A. HS có học lực từ Giỏi trở lên. 5 B. HS có học lực từ Khá trở lên. 8 C. HS có học lực từ Trung bình trở lên. 1 D. Tất cả HS trong lớp 1 5 BTST nên được sử dụng ở hình thức nào? Thứ tự ưu tiên 1 2 3 4 5 Tiết học luyện tập giải bài tập 1 1 0 6 7 Tiết ôn tập kiến thức 2 1 0 7 5 Đề thi tuyển HS giỏi của trường 3 4 5 1 2 Tiết học bồi dưỡng HS khá, giỏi 7 5 3 0 0 Trong sinh hoạt câu lạc bộ vật lí 2 4 7 1 1 6 Sự cần thiết nhất để sử dụng BTST trong dạy học A. Giúp HS nhớ được các công thức lâu hơn 0 B. Giúp HS hiểu sâu hơn các kiên thức trong bài học 2 C. Giúp HS vận dụng được kiến thức đã học 4 D. Giúp HS có thể làm tốt bài kiểm tra và thi 0 E. Rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS 9 7 Lợi ích mà BTST đem lại Thứ tự ưu tiên 1 2 3 4 5 Giúp HS gắn kết giữa kiến thức vật lí với đời sống, khoa học kĩ thuật. 6 4 4 1 0 Giúp HS hiểu kiến thức vật lí sâu sắc hơn. 2 6 3 2 2 Giúp HS nắm vững cách giải BTVL. 1 1 0 7 6 Giúp HS cảm thấy môn vật lí gần gũi và có ích. 1 2 4 5 3 Giúp HS rèn luyện tư duy sáng tạo 5 2 4 0 4 8 BTST có làm HS hứng thú hơn khi học vật lí không A. Có. 11 B. Không. 0 C. Không có ý kiến. 4 9 Để giúp HS giải BTST, GV có cần chuẩn bị hệ thống các câu hỏi định hướng tư duy không? A. Rất cần thiết. 11 B. Cần. 4 C. Không cần. 0 D. Không có ý kiến. 0 10 Thầy cô đã biết và tìm hiểu các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ chưa A. Rất quan tâm. 2 B. Có quan tâm. 2 C. Biết nhưng không quan tâm lắm. 4 D. Chưa biết. 7 PHIẾU THĂM DÒ Ý KIẾN HỌC SINH Các em học sinh thân mến ! Nhằm giúp việc học vật lí của các em trở nên hứng thú và bổ ích hơn, gắn kết kiến thức vật lí học ở trường với thực tế đời sống và khoa học kĩ thuật nhiều hơn. Trong thời gian qua, cô đã bước đầu giúp các em làm quen với phương pháp tư duy sáng tạo, đó là sử dụng các nguyên tắc sáng tạo khi suy nghĩ và giải quyết vấn đề, cô đã đưa vào chương trình học chương Cơ học lớp 10, các bài tập sáng tạo (BTST) bên cạnh bài tập giáo khoa quen thuộc mà các em vẫn rèn luyện trước đây. Sau khi học và làm các BTST ấy, so sánh với các bài tập giáo khoa, các em hãy cho biết ý kiến của mình một cách thành thật nhé! Các câu hỏi nhiều lựa chọn, các em chỉ khoanh tròn một đáp án thôi. Xin cảm ơn các em rất nhiều! 1. BTST và câu hỏi định hướng tư duy của giáo viên có vừa sức của em không? A. Rất khó. B. Hơi khó. C. Vừa sức. D. Dễ. 2. Theo em, thời gian để em làm BTST như thế nào? A. Rất nhiều. B. Nhiều. C. Vừa phải. D. Ít. 3. So với khi giải bài tập luyện tập, việc giải BTST tốn công sức của em như thế nào? A. Nhiều hơn. B. Như nhau. C. Ít hơn. D. Tùy từng bài tập. 4. Theo em, BTST nên được sử dụng trong các tiết học loại nào sau đây? Em hãy đánh thứ tự ưu tiên từ 1  5 vào khoảng trống nhé. Tiết học luyện tập giải bài tập ………….. Tiết ôn tập kiến thức ………….. Đề thi tuyển HS giỏi của trường ………….. Tiết học bồi dưỡng HS khá, giỏi ………….. Trong sinh hoạt câu lạc bộ vật lí ………….. 5. Em có hứng thú khi làm BTST không ? A. Rất thích. B. Thích. C. Bình thường (như làm các bài tập giáo khoa) D. Không hứng thú 6. Sau khi học BTST trong các tiết học giải bài tập vật lí và sinh hoạt ngoại khóa vừa rồi, lợi ích mà BTST đem lại là gì? Các em đánh dấu X vào ô Có hoặc Không nhé. Giúp em gắn kết giữa kiến thức vật lí với đời sống, khoa học kĩ thuật. … … Giúp em hiểu kiến thức vật lí sâu sắc hơn. … … Giúp em nắm vững cách giải BTVL. … … Giúp em cảm thấy môn vật lí gần gũi và có ích. … … 7. Theo em, các nguyên tắc sáng tạo có giúp em định hướng suy nghĩ và giải quyết vấn đề tốt hơn không? A. Giúp ích rất nhiều. B. Giúp ích nhưng chưa nhiều. C. Có giúp ích đôi chút. D. Không giúp ích gì cả. 8. Em có mong muốn được học và làm BTST ở nhiều phần học, môn học khác không? A. Có B. Không C. Không có ý kiến 9. Em có mong muốn được tìm hiểu và rèn luyện để mình có thể vận các nguyên tắc sáng tạo trong tư duy giải quyết vấn đề không? A. Rất mong muốn. B. Sao cũng được. C. Không cần thiết. Có Không 10. Em hãy vui lòng nêu cảm nghĩ của mình về BTST và việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để tư duy giải quyết vấn đề khi học vật lí. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… BẢNG THỐNG KÊ KẾT QUẢ THĂM DÒ Ý KIẾN CỦA HỌC SINH STT NỘI DUNG KHẢO SÁT Số lượng 1 BTST và câu hỏi định hướng tư duy của giáo viên có vừa sức không A. Rất khó. 12 B. Hơi khó. 25 C. Vừa sức. 43 D. Dễ. 15 2 Thời gian để làm BTST A. Rất nhiều. 22 B. Nhiều. 41 C. Vừa phải. 42 D. Ít. 0 3 So với khi giải bài tập luyện tập, việc giải BTST tốn công sức của em như thế nào? A. Nhiều hơn. 76 B. Như nhau 19 C. Ít hơn. 0 D. Tùy từng bài tập. 0 4 BTST nên được sử dụng trong các tiết học loại nào? Tiết học luyện tập giải bài tập 4 3 1 62 25 Tiết ôn tập kiến thức 2 3 2 18 70 Đề thi tuyển HS giỏi của trường 8 40 35 12 0 Tiết học bồi dưỡng HS khá, giỏi 69 17 9 0 0 Sinh hoạt CLB vật lí 12 32 48 3 0 5 Em có hứng thú khi làm BTST không ? A. Rất thích. 51 B. Thích. 25 C. Bình thường (như làm các bài tập giáo khoa) 7 D. Không hứng thú 12 6 Lợi ích mà BTST đem lại Có Không Giúp em gắn kết giữa kiến thức VL với đời sống, khoa học kĩ thuật. 93 2 Giúp em hiểu kiến thức VL sâu sắc hơn 78 17 Giúp em nắm vững cách giải BTVL. 45 50 Giúp em cảm thấy môn vật lí gần gũi và có ích 90 5 7 Các nguyên tắc sáng tạo có giúp em định hướng suy A. Giúp ích rất nhiều. 54 B. Giúp ích nhưng chưa nhiều. 35 C. Có giúp ích đôi chút. 6 nghĩ và giải quyết vấn đề tốt hơn không? D. Không giúp ích gì cả. 0 8 Em có mong muốn được học và làm BTST ở nhiều phần học, môn học khác không? A. Có 87 B. Không 6 C. Không có ý kiến 2 9 Em có mong muốn được tìm hiểu và rèn luyện để mình có thể vận các nguyên tắc sáng tạo trong tư duy giải quyết vấn đề không? A. Rất mong muốn. 82 B. Sao cũng được. 5 C. Không cần thiết. 8 10 Cảm nghĩ của mình về BTST và việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để tư duy giải quyết vấn đề khi học vật lí Đa số các em cảm thấy yêu thích các tiết học có sử dụng BTST, đặc biệt là rất thích tham gia các hoạt động ngoại khóa. PHỤ LỤC 3 CÁC ĐỀ KIỂM TRA Bài kiểm tra số 1 TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG – CÔNG THỨC CỘNG VẬN TỐC Hình thức: Trắc nghiệm. Thời gian làm bài: 15 phút. * Mục tiêu: - Kiểm tra khả năng vận dụng kiến thức và kỹ năng sau bài học. - Kiểm tra khả năng vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để giải BTVL. Câu 1: Ghép nội dung của cột bên trái với nội dung của cột bên phải thành một câu có nội dung đúng. 1. Sự phụ thuộc của quỹ đạo chuyển động vào hệ quy chiếu thể hiện 2. Sự phụ thuộc của vận tốc chuyển động vào hệ quy chiếu thể hiện 3. Vận tốc tuyệt đối là 4. Vận tốc tương đối là 5. Vận tốc kéo theo là 6. Vận tốc tuyệt đối bằng a) vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên. b) vận tốc tương đối cộng với vận tốc kéo theo. c) vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chiểu động. d) tính tương đối của quỹ đạo. đ) tính tương đối của vận tốc. e) vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên. Câu 2: Một người ngồi trên xe A chuyển động thẳng với vận tốc 40 km/h, thấy xe B chạy cùng trên đường thẳng theo chiều ngược lại với vận tốc có độ lớn bằng 90 km/h. Vận tốc của xe B đối với mặt đất bằng: A. 130 km/s. B. 50 km/h. C. 90 km/h. D. Không thể tính được. Câu 3: Chọn phát biểu sai. A. Quỹ đạo của một vật là tương đối, đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì quỹ đạo của vật là khác nhau. B. Vận tốc của vật là tương đối. Trong các hệ quy chiếu khác nhau, vận tốc của cùng một vật là khác nhau. C. Khoảng cách giữa hai điểm trong không gian là tương đối. D. Tọa độ của một chất điểm phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Câu 4: Một hành khách ngồi trong toa tàu H, nhìn qua cửa sổ thấy toa tàu N bên cạnh và gạch lát sân ga chuyển động cùng chiều nhưng với vận tốc khác nhau. Chọn kết luận đúng. A. Tàu H và tàu N chạy ngược chiều nhau. B. Tàu H và tàu N chạy cùng chiều nhau. C. Tàu H đứng yên, tàu N chạy. D. Tàu H chạy, tàu N đứng yên. Câu 5: Một hành khách ngồi trong toa tàu H, nhìn qua cửa sổ thấy toa tàu N bên cạnh và gạch lát sân ga chuyển động ngược chiều nhau. Chọn kết luận đúng. A. Tàu H đứng yên, tàu N chạy. B. Tàu H và tàu N chạy cùng chiều nhau và vận tốc tàu H nhỏ hơn vận tốc tàu N. C. Tàu H và tàu N chạy ngược chiều nhau. D. Tàu H và tàu N chạy cùng chiều nhau và vận tốc tàu H lớn hơn vận tốc tàu N. Câu 6: Tại sao trạng thái đứng yên hay chuyển động của một chiếc ô tô có tính tương đối? A. Vì chuyển động của ô tô được quan sát ở các thời điểm khác nhau. B. Vì chuyển động của ô tô được xác định bởi những người quan sát khác nhau đứng bên lề đường. C. Vì chuyển động của ô tô không ổn định: lúc đứng yên, lúc chuyển động. D. Vì chuyển động của ô tô được quan sát trong các hệ quy chiếu khác nhau (gắn với đường và gắn với ô tô). Câu 7: Trong thời tiết lặng gió, giả sử em đang ngồi trong một chiếc ô tô đang chuyển động thẳng đều. Các giọt mưa đập vào cửa kính ô tô sẽ để lại các vết trên kính cửa bên của ô tô có hình dạng như thế nào? A. Thẳng đứng. B. Nằm ngang. C. Xiên về phía trước xe. D. Xiên về phía sau xe. Câu 8: Trong thời tiết lặng gió, giả sử em đang ngồi trong một chiếc ô tô đang chuyển động thẳng đều. Để xác định được vận tốc rơi của các giọt mưa ngay trước khi chúng đập vào cửa kính ô tô theo các vết mà chúng để lại trên kính cửa bên của một ô tô, em cần những dụng cụ nào? A. Thước thẳng và điện thoại di động (để bấm các phép tính). B. Thước đo góc và điện thoại di động (để bấm các phép tính). C. Đồng hồ đeo tay và điện thoại di động (để bấm các phép tính). D. Không thể xác định được. Câu 9: Một chiếc thuyền chuyển động thẳng ngược chiều dòng nước với vận tốc 6,5 km/h đối với dòng nước. Vận tốc chảy của dòng nước đối với bờ sông là 1,5 km/h. Vận tốc v của thuyền đối với bờ sông có độ lớn bằng bao nhiêu? A. v  6,70 km/h. B. v  6,3 km/h. C. v = 5 km/h. D. v = 8,00 km/h. Câu 10: Hành khách A đứng trên toa tàu, nhìn qua cửa sổ toa sang hành khách B ở toa tàu bên cạnh. Hai toa tàu đang đỗ trên hai đường tàu song song với nhau trong sân ga. Bỗng A thấy B chuyển động về phía sau. Tình huống nào sau đây chắc chắc không xảy ra? A. Cả hai toa tàu cùng chạy về phía trước. A chạy nhanh hơn. B. Cả hai toa tàu cùng chạy về phía trước. B chạy nhanh hơn. C. Toa tàu A chạy về phía trước. Toa tàu B đứng yên. D. Toa tàu A đứng yên. Toa tàu B chạy về phía sau. ĐÁP ÁN Câu 1: 1d; 2đ; 3a; 4c; 5e; 6b. Câu 2: B; Câu 3: C; Câu 4: A; Câu 5: B; Câu 6: D; Câu 7: D; Câu 8: A; Câu 9: C; Câu 10: B. Bài kiểm tra số 2 KIỂM TRA 1 TIẾT CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM Hình thức: Tự luận. Thời gian làm bài: 45 phút. * Mục tiêu: - Kiểm tra kiến thức chương 1. - Kiểm tra khả năng vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để giải BTVL. Câu 1: (1 điểm) Phát biểu và viết hệ thức định luật II Niu-tơn. Câu 2: (1 điểm) Phát biểu nội dung định luật Húc. Viết biểu thức của định luật và giải thích các đại lượng có trong công thức. Câu 3: (2 điểm) Làm thế nào để xác định hệ số ma sát trượt giữa một thanh gỗ trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế. Biết rằng độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh tự trượt mà không cần lực tác dụng bên ngoài. Câu 4: (3 điểm) Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh nhân tạo của Trái Đất, quay quanh Trái Đất bằng chu kì tự quay của Trái Đất, là 24 giờ, sao cho vệ tinh này dường như luôn đứng yên đối với một điểm ở mặt đất. Một vệ tinh địa tĩnh chuyển động chuyển động trên quỹ đạo có bán kính tính từ tâm Trái Đất là 4,23.107 m, bán kính của Trái Đất là 6400 km. Cho hằng sô hấp dẫn: G = 6,67.10-11 2 2 Nm kg . Xác định khối lượng riêng của Trái Đất.. Câu 5: (2 điểm) Một chiếc xe chạy theo một đường vòng quanh có bán kính 300 m với vận tốc không đổi. Mặt đường nghiêng với phương ngang một góc 200. Giả sử không có ma sát giữa bánh xe với mặt đường. Cho g = 10 m/s2. Hỏi vận tốc của xe phải bằng bao nhiêu? ĐÁP ÁN Câu 1: (1 điểm) Phát biểu định luật II Niu-tơn (0,5 điểm) Viết hệ thức định luật (0,5 điểm) Câu 2: (1 điểm) Phát biểu nội dung định luật Húc ..................................................... (0,5 điểm). Viết biểu thức của định luật và giải thích các đại lượng có trong công thức ...... (0,5 điểm). Câu 3: (2 điểm) Bài tập 6 (Chương 2) Câu 4: (3 điểm) Bài tập 9 (Chương 2) Ta có: 2 2 2 3 hd ht ht2 2 2 Mm 4 4 F F G ma m R ' m R ' M R ' R ' T G.T           ..... (1 điểm) Khối lượng của hành tinh: 3 4 M R D 3   ............................................ (0,5 điểm) Khối lượng riêng D của hành tinh theo công thức: 3 2 3 R ' D . G.T R         kg/m3 ........ (1 điểm) Thay số: 37 3 -11 2 3 3 4,23.10 D . 5, 465.10 6,67.10 .(24.3600) 6400.10        ................ (0,5 điểm) Câu 5: (2 điểm) Bài tập 14 (Chương 2) Vẽ hình ............................................................................................. (0,5 điểm) Ta có: 2v F P tan m v gR tan R       ............................................. (1 điểm) Thay số: v 33 m/s ......................................................................... (0,5 điểm) Bài kiểm tra số 3 KIỂM TRA 1 TIẾT CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Hình thức: Tự luận (5 điểm) và Trắc nghiệm (5 điểm). Thời gian làm bài: 45 phút. * Mục tiêu: - Kiểm tra kiến thức chương 3. - Kiểm tra khả năng vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để giải BTVL. Phần 1: TỰ LUẬN Câu 1: (3 điểm) Một viên đạn được bắn vào một khúc gỗ được treo hai sợi dây mảnh có chiều dài bằng nhau có khối lượng gấp 10 lần khối lượng viên đạn, dài 8 m. Sau đó viên đạn nằm trong khối gỗ và cả hai cùng chuyển động làm cho dây treo lệch so với phương thẳng đứng một góc 800. Hãy xác định vận tốc của một viên đạn. Câu 2: (2 điểm) - Nêu một thí dụ về sự chuyển hóa động năng và thế năng trong trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. - Khi nào động năng của vật: a) biến thiên? b) tăng lên? c) giảm đi? Phần 2: TRẮC NGHIỆM Câu 1: Một ôtô A có khối lượng m1 đang chuyển động với vận tốc 1v  đuổi theo một ôtô B có khối lượng m2 chuyển động với vận tốc 2v  . Động lượng của xe A đối với hệ quy chiếu gắn với xe B là: A.  211 vvmpAB   B.  211 vvmpAB   C.  121 vvmpAB   D.  121 vvmpAB   Câu 2: Một tàu vũ trụ có khối lượng M đi trong không gian sâu thẳm với vận tốc hkmv /21001  so với Mặt Trời. Nó ném đi tầng cuối cùng có khối lượng 0,2 M với tốc độ đối với tàu là hkmu /500 . Sau đó tốc độ của tàu là: A. 1v 2200km / h  B. hkmv /26001  C. hkmv /16001  D. hkmv /20001  Câu 3: Một thám tử khối lượng m đang chạy trên bờ sông thì nhảy lên một chiếc ca nô khối lượng M đang chạy với vận tốc V song song với bờ. Biết thám tử nhảy lên canô theo phương vuông góc với bờ sông. Vận tốc của ca nô sau khi thám tử nhảy lên là: A.   M VmM V   B. Mm MV V   C.   M VmM V   D.  mM MV V   Câu 4: Công suất là đại lượng là đại lượng được tính bằng: A. Tích của công và thời gian thực hiện công. B. Tích của lực tác dụng và vận tốc. C. Thương số của công và vận tốc. D. Thương số của lực và thời gian tác dụng lực. Câu 5: Kéo một xe goòng bằng một sợi dây cáp với một lực bằng 150N. Góc giữa dây cáp và mặt phẳng ngang bằng 30o. Công của lực tác dụng lên xe để xe chạy được 200m có giá trị (Lấy 73,13  ) A. 51900 J B. 30000 J C. 15000 J D. 25950 J Câu 6: Dưới tác dụng của lực bằng 5N lò xo bị giãn ra 2 cm. Công của ngoại lực tác dụng để lò xo giãn ra 5 cm là: A. 0,25 J B. 0,15 J C. 0.3125 J D. 0,75 J Câu 7: Xét chuyển động của con lắc đơn như hình vẽ. Chọn gốc thế năng tại O. Phát biểu nào sau đây sai? A. Động năng của vật cực đại tại A và B, cực tiểu tại O. B. Khi vật chuyển động từ A tới O thì thế năng giảm, còn động năng tăng. C. Cơ năng của vật tại A, B và M bằng nhau. D. Cơ năng của vật tại M bằng tổng động năng và thế năng của vật tại đó. Câu 8: Một vật được ném thẳng đứng từ dưới lên cao. Trong quá trình chuyển động của vật thì A. Thế năng của vật giảm, trọng lực sinh công dương. B. Thế năng của vật giảm, trọng lực sinh công âm. C. Thế năng của vật tăng, trọng lực sinh công dương. D. Thế năng của vật tăng, trọng lực sinh công âm. Câu 9: Một lò xo có độ cứng k, bị kéo giãn ra một đoạn x . Thế năng đàn hồi lò xo được tính bằng biểu thức A. 2 2 1 kxWt  B. 2kxWt  C. kxWt 2 1  D. 22 2 1 xkWt  Câu 10: Một khối gỗ có khối lượng M = 8 kg nằm trên mặt phẳng trơn, nối nối với lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Viên đạn có khối lượng m = 20 g bay theo phương ngang với vận tốc 0v = 600 m/s cùng phương với trục lò xo đến xuyên vào khối gỗ và dính trong gỗ. Hỏi lò xo bị nén một đoạn tối đa là bao nhiêu? A. cml 40 B. cml 21 C. cml 42 D. cml 45 ĐÁP ÁN Phần 1: TỰ LUẬN Câu 1: (3 điểm) Bài tập 10 (Chương 2) Vận tốc của một viên đạn: oM m M m 10m mv 2gh 2g (1 cos ) 2.10.8(1 cos80 ) 11,5 m m m           m/s Câu 2: (2 điểm) Nêu một thí dụ về sự chuyển hóa động năng và thế năng trong trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi ...................................................................................................... (1 điểm) Khi nào động năng của vật: a) biến thiên? b) tăng lên? c) giảm đi? ...... (1 điểm) Phần 2: TRẮC NGHIỆM 1A; 2A; 3B; 4B; 5D; 6C; 7A; 8D; 9A; 10C. PHỤ LỤC 4 BÁO CÁO THỰC HÀNH CỦA HỌC SINH Báo cáo thực hành: CHẾ TẠO TÊN LỬA NƯỚC Các thành viên của nhóm: Lớp 10 A1 Nhóm trưởng: Nguyễn Việt Vương. Các thành viên: Đoàn Minh Thiện, Nguyễn Thế Hậu, Lê Trường Liêm, Nguyễn Ngọc Châu. 1. Mục đích - Củng cố kiến thức về chuyển động bằng phản lực. - Chế tạo tên lửa nước đẹp và có thể bay xa. - Hướng dẫn cho các bạn đam mê sáng tạo tự mình có thể làm được những tên lửa nước đẹp, bay xa để tham gia cuộc thi bắn tên lửa nước trong trường. 2. Cơ sở lý thuyết Tên lửa nước hoạt động theo nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. Đây là một đồ chơi có thể được chế tạo từ những vật liệu đơn giản quanh ta nhưng rất lí thú và bổ ích. Đúng ra, phải gọi là “Tên lửa khí nén và nước” mới đúng. Bởi vì, lực đẩy chủ yếu của tên lửa là không khí ta bơm vào, còn nước chỉ góp một phần lực đẩy. Gọi “tên lửa nước” là cách gọi tắt để phân biệt với tên lửa khí nén thuần túy. Lực đẩy của khí khi bị nén dễ thấy nhất là khi ta thổi căng một quả bóng bay, đột nhiên thả tay ra, quả bóng bay về phía trước vì khí thoát ra phía sau. 3. Dụng cụ - 2 vỏ chai nước ngọt, dung tích 1,2 lít (một chai để nguyên, một chai cắt lấy phần đầu thôi). - 1 tờ giấy A3 cứng; một tấm la-phông nhỏ (nếu không có la-phông thì giấy bìa cứng cũng được). - Ống nước PVC đường kính 40 mm được cắt thành: 1 đoạn 5 cm; 4 đoạn dài 15 cm; 2 đoạn dài 20 cm; 1 đoạn dài 35 cm. - 4 đầu bịt ống 21 mm; 3 co chữ T; 8 sợi dây rút nhựa; 1 van xe; 1 miếng xăm xe. - Keo dán ống nước PVC; 1 cuộn keo lụa quấn ống nước. 4. Cách thức tiến hành - Dùng một đầu chai khác cùng loại để làm đầu tên lửa. - Chụp phần đầu của chai nước bị cắt vào phần đuôi của chai còn nguyên rồi quấn tấm bìa bóng cứng quanh thân của chai nước (để tạo mặt trụ, sau này sẽ gắn cánh vào cho dễ). Dùng băng dán dính lại. - Cắt tấm la-phông (bìa cứng) thành hình cái cánh của tên lửa, bạn có thể tùy ý làm rất nhiều hình dạng cánh khác nhau theo ý thích. - Nhét một ít giấy báo cũ vào phần đầu nhọn của tên lửa (để phần đầu hơi nặng để dễ bay); Dùng băng keo gắn cố định đầu và cánh tên lửa vào phần thân. Như vậy ta đã có một tên lửa hoàn chỉnh rồi đó! LÀM DÙ CHO TÊN LỬA. - Dùng vải dù hay ni-lông diện tích 1m2 (1m x 1m), cắt tròn. - Xỏ từ 8 (hoặc 12 lỗ). - Dùng dây dù cột thành 8 đoạn bằng nhau luồn vào 8 lỗ trên dù. - Cột thắt nút 8 đầu dây. LÀM BỆ PHÓNG TÊN LỬA. * Khóa tên lửa - Dùng 8 sợi dây rút nhựa quấn quanh đoạn ống 35 cm - Cột cố định 6 sợi dây lại và dùng keo nến để gia cố thêm - Luồn ống 40cm vào để các khóa ngàm dây rút vào ngạnh ở cổ chai * Van bơm - Dùng 1 van xe máy - Lấy 1 đầu bịt ống 21 mm, dùng mũi dao hơ nóng, để khoét 1 lỗ tròn có đường kính bằng đường kính van xe. - Dùng xăm xe (ruột xe) làm ron chống xì hơi. Cắt một mẩu xăm xe hình tròn nhét vừa vào đầu bịt ống 21 mm. Khoét 1 lỗ nhỏ để xỏ vừa van xe. Để phần cao su này giữa van và đầu bịt. Vặn ốc xiết chặt van với đầu bịt. * Giàn phóng - Gắn các đoạn ống nước và dùng keo dán ống nước để cổ định. - Ống phóng tên lửa cố định góc bắn trong khoảng 70o – 80o so với mặt đất. 5. Những chú ý khi tiến hành chế tạo tên lửa nước * Không dùng các chất bôi trơn như nhớt hay mỡ bò để bôi lên giàn phóng. Các chất này tác động lên nhựa PVC và chai làm thay đổi kích thước, khiến tên lửa không bay được. * Gìàn phóng phải được gắn thật chắc. Yếu tố quyết định cho việc phóng thành công của tên lửa nước nằm chính ở giàn phóng. Giàn phóng càng chắc chắn và kín hơi sẽ tạo được áp suất mạnh để phóng tên lửa. Báo cáo thực hành: CHẾ TẠO CON LẬT ĐẬT BẰNG VỎ QUẢ TRỨNG Các thành viên của nhóm: Lớp 10A7 Nhóm trưởng: Nguyễn Lan Hương. Các thành viên: Lương Minh Tân, Phạm Thị Kim Ngân, Trần Ngọc Tú, Nguyễn Cẩm Nhung, Nguyễn Hoàng Thiện, Nguyễn Bá Trường Dinh, Nguyễn Lan Hương, Bùi Thành Nhân, Nguyễn Phúc Hải. 1. Mục đích - Củng cố kiến thức về momen lực và sự cân bằng của vật rắn. - Biết cách chế tạo con lật đật bằng vỏ quả trứng. 2. Cơ sở lý thuyết - Momen lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực. Momen của một lực F  khi tác dụng vào vật được tính bằng công thức: M F.d trong đó, d gọi là cách tay đòn, là khoảng cách từ trục quay tới giá của lực. - Nếu một vật chịu tác dụng của hai lực mà hai lực lực này tạo ra momen ngược nhau (một lực làm vật quay cùng chiều kim đồng hồ, còn lực kia làm cho vật quay theo chiều ngược lại). Trong trường hợp hai momen này có độ lớn bằng nhau thì vật cân bằng. Còn trường hợp momen của hai lực không bằng nhau thì vật sẽ quay theo tác dụng của lực mà momen của lực đó lớn hơn. 3. Dụng cụ - Một quả trứng ngỗng. - Một ống kim tiêm. - Một ít muối ăn. - Một ít sáp đèn cầy. - Một vài viên bi xe đạp. 4. Cách thức tiến hành - Khoét một lỗ nhỏ ở đầu nhỏ của quả trứng, dùng ống kim tiêm để rút hết lòng đỏ và lòng trắng của quả trứng ra ngoài, sau đó bơm nước muối vào để rửa sạch bên trong quả trứng. - Bỏ vài viên bi xe đạp vào trong vỏ quả trứng, đổ sáp đèn cầy đang nóng chảy rồi vào trong trứng để cố định các viên bi ở đáy của quả trứng. Mục đích của việc làm này là để cho phần đáy của con lật đật nặng hơn các phần khác. - Trang trí con lật đật cho đẹp mắt theo ý thích (có thể làm thêm đầu, hai tay bằng các loại vật liệu nhẹ như mút xốp và vẻ trang trí lên thân con lật đật). 5. Những chú ý khi tiến hành chế tạo con lật đật - Phải để vỏ quả trứng thẳng đứng rồi mới sáp vào sao cho con lật đật có thể đứng thẳng. - Khi trang trí con lật đật, phải để cho phần đáy luôn nhẵn bóng. O A B 1P  2P  MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ._.