BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VŨ THỊ MINH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 - TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC VINH - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VŨ THỊ MINH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 - TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ MÃ SỐ: 62.14.10.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. HÀ VĂN HÙNG PGS. TS. PHẠM THỊ PHÚ VINH - 2011 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác. Tác giả Vũ Thị Minh LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa Sau ñại học, khoa Vật lí và Bộ môn phương pháp giảng dạy vật lí trường Đại học Vinh. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Hà Văn Hùng và PGS. TS. Phạm Thị Phú ñã tận tình hướng dẫn, ñộng viên, giúp ñỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban giám hiệu và các giáo viên vật lí các trường THPT Lê Viết Thuật - TP. Vinh - Nghệ An, trường THPT Nguyễn Trãi - TP. Vinh - Nghệ An, trường THPT Nguyễn Công Trứ - Nghi Xuân - Hà Tĩnh ñã tạo ñiều kiện ñể tác giả tiến hành khảo sát thực tế và thực nghiệm sư phạm ñề tài. Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn tới gia ñình, bạn bè và người thân ñã giúp ñỡ, ñộng viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Vinh, tháng 9 năm 2011 Tác giả MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn ñề tài 1 2. Tổng quan về vấn ñề nghiên cứu 2 3. Mục ñích nghiên cứu 8 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 8 5. Giả thuyết khoa học 8 6. Nhiệm vụ nghiên cứu 8 7. Phương pháp nghiên cứu 9 8. Đóng góp mới của ñề tài 10 9. Cấu trúc của luận án 11 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ THPT 12 1.1. Năng lực tư duy sáng tạo 12 1.1.1. Năng lực 12 1.1.2. Tư duy 12 1.1.3. Sáng tạo 16 1.1.4. Năng lực tư duy sáng tạo 17 1.1.5. Những yếu tố ảnh hưởng ñến năng lực tư duy sáng tạo của học sinh 18 1.1.6. Tính ì tâm lý và ảnh hưởng của nó ñối với TDST 22 1.1.7. Các biện pháp rèn luyện TDST 25 1.2. Dạy học sáng tạo trong dạy học vật lí 26 1.2.1. Cơ sở tâm lí học về dạy học sáng tạo 27 1.2.2. Cơ sở lí luận dạy học về dạy học sáng tạo 28 1.2.3. Các biện pháp dạy học sáng tạo trong môn vật lí ở trường phổ thông 29 1.3. TRIZ và việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vào dạy học vật lí 32 1.3.1. Tìm hiểu về TRIZ 32 1.3.2. Phân loại mức ñộ khó của bài toán và mức sáng tạo 35 1.3.3. Các phương pháp tích cực hoá tư duy vận dụng trong dạy học sáng tạo 37 1.4. Bài tập sáng tạo về vật lí - phương tiện dạy học sáng tạo trong môn vật lí ở trường phổ thông 46 1.4.1. Khái niệm 46 1.4.2. Phân biệt BTST với bài tập luyện tập 47 1.4.3. Các dấu hiệu nhận biết BTST về vật lí 47 1.4.4. Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vào việc xây dựng hệ thống BTST phần cơ học lớp 10 50 1.4.5. Áp dụng các NTST của TRIZ vào hướng dẫn HS giải BTST nhằm bồi dưỡng năng lực TDST cho học sinh 53 1.4.6. Những biện pháp sư phạm cần thiết trong tiến trình sử dụng BTST vào dạy học 56 1.5. Xây dựng thang ño ñánh giá năng lực TDST của HS trong dạy học BTST về vật lí 59 1.5.1. Đánh giá theo tiêu chí 59 1.5.2. Cơ sở xây dựng các tiêu chí ñánh giá năng lực TDST 59 1.5.3. Cách ñánh giá 60 1.5.4. Thang ño 61 1.5.5. Kiểm chứng thang ño 64 Kết luận chương 1 66 Chương 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 THPT 67 2.1. Phân tích nội dung dạy học phần cơ học lớp 10 67 2.1.1. Mục tiêu và nội dung dạy học phần cơ học lớp 10 67 2.1.2. Phân phối chương trình phần cơ học lớp 10 theo chương trình vật lí THPT hiện hành 68 2.2. Điều tra thực trạng dạy học bài tập vật lí nói chung, BTST về vật lí nói riêng ở trường phổ thông 69 2.2.1. Mục ñích ñiều tra 69 2.2.2. Đối tượng ñiều tra 69 2.2.3. Kết quả ñiều tra 70 2.2.4. Nguyên nhân thực trạng 71 2.2.5. Kết luận 72 2.3. Xây dựng hệ thống BTST và hướng dẫn HS giải BTST phần cơ học lớp 10 73 2.4. Các hình thức sử dụng BTST trong dạy học vật lí ở trường THPT lớp 10 102 2.4.1. Sử dụng BTST vào tiết bài tập 102 2.4.2. Sử dụng BTST vào tiết thực hành thí nghiệm trong giờ dạy không chính khoá 108 Kết luận chương 2 123 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 124 3.1. Mục ñích, nhiệm vụ TNSP 124 3.2. Nội dung TNSP 124 3.2.1. Công tác chuẩn bị TNSP 124 3.2.2. Chọn ñối tượng TNSP 125 3.2.3. Tiến hành TNSP 132 3.3. Kết quả TNSP 132 3.3.1. Đánh giá ñịnh tính 133 3.3.2. Đánh giá ñịnh lượng thông qua xử lí, phân tích bài kiểm tra bằng phương pháp thống kê kiểm ñịnh 133 3.3.3. Đánh giá ñịnh lượng năng lực TDST của HS thông qua các tiêu chí 138 Kết luận chương 3 143 KẾT LUẬN 145 1. Những kết quả ñạt ñược 145 2. Kết luận 145 3. Kiến nghị 146 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO 149 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BT Bài tập BTST: Bài tập sáng tạo BTXP: Bài tập xuất phát DHST Dạy học sáng tạo DHVL: Dạy học vật lí ĐC: Đối chứng GĐ Giai ñoạn GV: Giáo viên HS: Học sinh NT: Nguyên tắc NTST: Nguyên tắc sáng tạo Nxb: Nhà xuất bản PP Phương pháp PTTH Phổ thông trung học SGK: Sách giáo khoa TDST Tư duy sáng tạo THCS Trung học cơ sở THPT: Trung học phổ thông TN: Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm TRIZ Lí thuyết giải các bài toán sáng chế 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn ñề tài Ở Việt Nam, giai ñoạn cuối thế kỷ XX ñầu thế kỷ XXI cùng với sự phát triển ngày càng nhanh của các ngành khoa học kỹ thuật là việc ñẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện ñại hóa ñất nước. Để thực hiện thành công sự nghiệp này, nhân tố quyết ñịnh thắng lợi chính là nguồn lực con người Việt Nam. Điều này ñược xác ñịnh rõ trong Luật giáo dục (2005), ñiều 27.1: “Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp HS phát triển toàn diện về ñạo ñức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng ñộng và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân, chuẩn bị cho HS tiếp tục học lên hoặc ñi vào cuộc sống lao ñộng tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ quốc”. Luật Giáo dục số 38/2005/QH11 ngày 14/6/2005, ñiều 28.2 ñã ghi: "Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ ñộng, sáng tạo của học sinh; phù hợp với ñặc ñiểm của từng lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác ñộng ñến tình cảm, ñem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh". Có thể nói, trong thời khắc chuyển mình của nền kinh tế ñất nước như hiện nay, việc ñào tạo nên những con người thực sự năng ñộng, sáng tạo là ñiều vô cùng cần thiết, vì "tất cả ñều bắt nguồn từ sự sáng tạo " [99]. Thế kỷ XXI là thế kỷ của sự cạnh tranh chất xám sáng tạo bởi sáng tạo là nguồn tài nguyên cơ bản của con người, nguồn tài nguyên ñặc biệt mà theo nhà khoa học Mỹ George Kozmetsky: “Bạn càng sử dụng nó nhiều thì càng có nó nhiều hơn”. Từ ñó ta thấy, giáo dục và rèn luyện tính sáng tạo sẽ ngày càng ñóng vai trò quan trọng như John Dewey nhận xét: “Mục ñích giáo dục trẻ em không phải là thông tin về những giá trị quá khứ mà là sáng tạo những giá trị mới của tương lai” [61]. [...]... 6.1 và 6.2 nh m xây d ng cơ s lí lu n c a vi c xây d ng h th ng bài t p sáng t o Nhi m v 6.3 và 6.4 nh m xây d ng cơ s th c ti n c a vi c xây d ng h th ng bài t p sáng t o Nhi m v 6.5 và 6.6 là nhi m v chính c a lu n án nh m v n d ng TRIZ vào xây d ng và hư ng d n HS gi i bài t p sáng t o nh m b i dư ng năng l c tư duy sáng t o c a HS Nhi m v 6.7 và 6.8 nh m ki m ñ nh h th ng bài t p sáng t o ñã xây. .. c u xây d ng và s d ng h th ng BTST ph n cơ h c l p 10 d a trên các nguyên t c sáng t o c a TRIZ 3 M c ñích nghiên c u V n d ng các nguyên t c sáng t o c a TRIZ, xây d ng và s d ng h th ng BTST nh m b i dư ng năng l c tư duy sáng t o cho h c sinh trong d y h c ph n cơ h c l p 10 - THPT 4 Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u - Lí thuy t v d y h c sáng t o trong b môn v t lí - TRIZ - Quá trình d y h c bài. .. Chương 2: Xây d ng và s d ng h th ng bài t p sáng t o ph n cơ h c l p 10 THPT Chương 3: Th c nghi m sư ph m 11 Chương 1 CƠ S LÝ LU N XÂY D NG VÀ S D NG H TH NG BÀI T P SÁNG T O TRONG D Y H C V T LÍ THPT M c ñích nghiên c u c a lu n án là hư ng t i d y h c b i dư ng tư duy sáng t o cho HS thông qua d y h c bài t p sáng t o v v t lí Đ ñ t ñư c ñi u ñó c n nghiên c u cơ s lí lu n v tư duy sáng t o, d y h... tri th c vào công cu c xây d ng ñ t nư c Trên cơ s ñó, chúng tôi ch n ñ tài: "Nghiên c u xây d ng và s d ng h th ng bài t p sáng t o trong d y h c ph n cơ h c l p 10 - THPT" 2 T ng quan v v n ñ nghiên c u 2.1 Nh ng k t qu nghiên c u nư c ngoài Trên th gi i, khoa h c sáng t o ñã phát tri n r t s m Vào th k th ba, Pappus ñã ñ t n n móng cho khoa h c v tư duy sáng t o là Ơ-ris-tic, là khoa h c v s sáng ch... cơ h c l p 10 THPT 5 Gi thuy t khoa h c B ng vi c v n d ng TRIZ vào xây d ng h th ng bài t p sáng t o và hư ng d n h c sinh gi i các bài t p ñó trong d y h c ph n cơ h c l p 10 Trung h c ph thông thì s góp ph n b i dư ng ñư c năng l c tư duy sáng t o cho h c sinh 6 Nhi m v nghiên c u 6.1 Nghiên c u lí thuy t d y h c sáng t o 6.2 Nghiên c u TRIZ 6.3 Tìm hi u th c tr ng d y h c BTST trư ng THPT 6.4 Nghiên. .. qu h c t p và k t qu t các phi u ñi u tra - Phương pháp th ng kê toán h c: Th ng kê k t qu ñi u tra, bài ki m tra (sau m i bài TNSP, trư c và sau ñ t TNSP) c a l p ñ i ch ng và l p TN) 9 8 Đóng góp m i c a ñ tài 8.1 V lí lu n - Nghiên c u, l a ch n và t ng h p ñư c 10 trong 40 nguyên t c sáng t o c a TRIZ có th s d ng vào d y h c v t lí - Đ xu t mô hình v n d ng 10 NTST ñã t ng h p vào vi c xây d ng... TRIZ như th nào trong vi c gi i quy t các v n ñ trong k thu t sáng ch Nguy n Văn Lê (1998) v i Cơ s khoa h c c a s sáng t o” [52] ñã trình bày m t s cơ s khoa h c c a vi c giáo d c tính sáng t o cho thanh thi u niên như: Cơ s tâm lí h c c a s sáng t o, cơ s sinh lí th n kinh c a ho t ñ ng sáng t o, bài h c t nh ng con ngư i sáng t o Nguy n Minh Tri t (2001) v i “Đánh th c ti m năng sáng t o” [96]... lu n sáng t o khoa h c - k thu t gi i quy t v n ñ và ra quy t ñ nh [15]; Các nguyên t c sáng t o cơ b n [14] [18]; Th gi i bên trong con ngư i sáng t o [16]; Tư duy lôgic bi n ch ng và h th ng [17] Nguy n Chân, Dương Xuân B o và Phan Dũng (1983) v i “Angôrit sáng ch ” - Đây là quy n sách ñ u tiên v phương pháp lu n sáng t o ñư c nhà xu t b n Khoa h c và K thu t Hà N i in và phát hành [3] Các nghiên. .. d ng nó vào gi i quy t v n ñ thông qua các bài t p ngh ch lí và ng y bi n hay, g n gũi v i cu c s ng V.G Razumôpxki (1975) v i “Phát tri n năng l c sáng t o c a HS trong DHVL trư ng trung h c ñã khái quát hoá ý ki n c a nhi u nhà v t lí n i ti ng v ho t ñ ng sáng t o, cơ s lí thuy t c a phương pháp phát tri n kh năng sáng t o c a HS trong DHVL và ñưa ra “chu trình sáng t o khoa h c” trong nghiên c... k năng phát tri n trí tu và năng l c sáng t o c a HS trong DHVL” [76] và “D y h c v t lí trư ng ph thông theo ñ nh hư ng phát tri n ho t ñ ng tích c c, ch ñ ng, sáng 5 t o và tư duy khoa h c” [78] ñã nghiên c u v các bi n pháp nh m th c hi n d y h c sáng t o Các tài li u nêu trên ñã ñ c p ñ n cơ s lí lu n và m t s k thu t b i dư ng tư duy sáng t o cho m i ngư i nói chung và trong d y h c v t lí nói . 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 THPT 67 2.1. Phân tích nội dung dạy học phần cơ học lớp 10 67 2.1.1. Mục tiêu và nội dung dạy học phần cơ học lớp 10 67. trình dạy học bài tập vật lí phần cơ học lớp 10 THPT. 5. Giả thuyết khoa học Bằng việc vận dụng TRIZ vào xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo và hướng dẫn học sinh giải các bài tập ñó trong dạy học. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VŨ THỊ MINH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 - TRUNG HỌC PHỔ THÔNG