1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Để đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước theo định hướng cơng nghiệp hóa – đại hố, đòi hỏi nghành Giáo dục – Đào tạo phải đổi cách mặt: mục tiêu, nội dung, chương trình đặc biệt đổi phương pháp dạy học nhằm tạo người động, sáng tạo làm chủ khoa học vận dụng cách linh hoạt để giải tốt vấn đề thực tế Trong trình dạy học người GV phải khơng ngừng học tập nâng cao trình độ chun mơn, phải ln đổi mới, tìm tịi đưa phương pháp dạy học phù hợp, hiệu Lý thuyết giải toán sáng chế TRIZ (viết tắt từ tiếng Nga: Teopия peшения изобретательских задач) lý thuyết với hệ thống công cụ thuộc loại hoàn chỉnh lĩnh vực khoa học sáng tạo, công cụ hỗ trợ cho sáng tạo Làm cho trình sáng tạo trở thành khoa học, có tiêu chí, ngun tắc định, khơng phải q trình mày mị, may rủi Việc nghiên cứu vận dụng số nguyên tắc TRIZ để xây dựng hệ thống tập sáng tạo sử dụng vào dạy học, đặc biệt môn Vật lý góp phần quan trọng việc nâng cao lực tư sáng tạo cho học sinh Bài tập sáng tạo phương tiện hữu ích để bồi dưỡng tư sáng tạo Tuy nhiên tài liệu dạy học phổ thơng tập sáng tạo cịn hạn chế nằm rời rạc chưa thành hệ thống Nếu xây dựng tập sáng tạo thành hệ thống sử dụng cách phù hợp q trình dạy học góp phần bồi dưỡng tốt lực tư sáng tạo cho học sinh Việc xây dựng hệ thống tập sáng tạo phải dựa tiêu chí sở khoa học xác định Chương “Dịng điện khơng đổi” Vật lý 11 trung học phổ thông chiếm lượng kiến thức lớn có vị trí quan trọng chương trình Vật lý phổ thơng, đặc biệt kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh kỳ thi THPT Quốc gia Vì việc xây dựng sử dụng hệ thống tập sáng tạo dạy học chương “Dịng điện khơng đổi” mang lại hiệu cao việc bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Trên sở tơi chọn đề tài “Vận dụng TRIZ xây dựng hệ thống tập sáng tạo chương “Dịng điện khơng đổi” để bồi dưỡng lực tư sáng tạo cho học sinh lớp 11 trung học phổ thơng” 1.2 Mục đích nghiên cứu Vận dụng nguyên tắc TRIZ xây dựng hướng dẫn học sinh giải tập sáng tạo chương “Dòng điện không đổi” - Vật lý 11 - Trung học phổ thông nhằm bồi dưỡng lực tư sáng tạo cho học sinh 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu − Đối tượng: + Các nguyên tắc sáng tạo TRIZ + Bài tập sáng tạo Vật lý − Phạm vi nghiên cứu: + Phần dịng điện khơng đổi - Vật lý 11 - Trung học phổ thông 1.4 Phương pháp nghiên cứu + Nghiên cứu tài liệu lý luận dạy học, tài liệu phương pháp luận sáng tạo khoa học kĩ thuật (TRIZ) + Nghiên cứu phân phối chương trình, sách giáo khoa, sách tập, sách giáo viên, chuẩn kiến thức kĩ môn Vật lý 11 – trung học phổ thông 1.5 Những điểm SKKN - Xây dựng quy trình vận dụng nguyên tắc sáng tạo TRIZ thiết kế tập sáng tạo Vật lý làm phương tiện cho dạy học bồi dưỡng tư sáng tạo - Xây dựng hệ thống tập sáng tạo chương “Dòng điện không đổi” kèm theo câu hỏi hướng dẫn dựa theo nguyên tắc TRIZ NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1.1 TRIZ việc vận dụng nguyên tắc TRIZ vào dạy học Vật lý * TRIZ phiên âm từ tiếng Nga TPИЗ (Viết tắt từ tiếng Nga: Teopия peшения изобретательских задач) nghĩa lý thuyết giải toán sáng chế, thuật ngữ tiếng Anh: Theory of inventive problem solving tips) đời từ Liên Xô Genrikh Saulovich Altshuler (1926 - 1998) sáng lập * Phương pháp luận sáng tạo, TRIZ lý thuyết với hệ thống cơng cụ thuộc loại hồn chỉnh lĩnh vực khoa học sáng tạo * Nội dung TRIZ gồm: - quy luật phát triển hệ thống - 40 nguyên tắc sáng tạo (NTST) - 11 biến đổi mẫu dùng để giải toán sáng chế * TRIZ công cụ hỗ trợ cho sáng tạo, nhằm: - Tăng cường tính hệ thống q trình sáng tạo, rút ngắn thời gian, tiết kiệm công sức - Làm cho trình sáng tạo trở thành khoa học, có tiêu chí, ngun tắc định khơng phải q trình mày mị, may rủi - Rèn luyện cho người, đặc biệt cho học sinh khả sáng tạo, khả thích ứng, khả kĩ giải vấn đề * Để giải vấn đề theo lý thuyết sáng tạo TRIZ, thơng thường người ta phải thực trình tự sau: Bước 1: Xác định toán cần giải Bước 2: Xác định cách tiếp cận toán, liên quan đến tốn cần giải Phân tích mâu thuẫn nảy sinh vấn đề Bước 3: Vận dụng NTST để tìm ý tưởng giải tốn Bước 4: Phát triển ý tưởng thành giải pháp kết cấu kỹ thuật Bước 5: Áp dụng thực tế 2.1.2 Bài tập sáng tạo dạy học Vật lý Bài tập sáng tạo (BTST) Vật lý tập mà giả thiết khơng có đầy đủ thơng tin liên quan đến tượng, q trình Vật lý; có đại lượng Vật lý ẩn giấu; điều kiện tốn khơng chứa đựng dẫn trực tiếp angôrit giải hay kiến thức Vật lý cần sử dụng BTST dùng để bồi dưỡng phẩm chất TDST: Tính mềm dẻo, linh hoạt, độc đáo, nhạy cảm Tính chất sáng tạo thể chỗ: Khơng có angơrit giải, đề che giấu kiện khiến học sinh liên hệ với angôrit sẵn có mà buộc học sinh phải vận dụng kiến thức cách linh hoạt tình mới, biết phát vấn đề kiến thức, kĩ hoạt động, thái độ ứng xử 2.1.3 Vận dụng nguyên tắc TRIZ xây dựng BTST Việc xây dựng BTST Vật lý nhằm bồi dưỡng TDST cho học sinh dựa trên: Chu trình sáng tạo Razumốp, chất TDST NTST * Các bước xây dựng BTST gồm: + Bước 1: Lựa chọn số tập xuất phát (BTXP) + Bước 2: Giải BTXP dạng tổng quát + Bước 3: Phân tích giả thiết, yêu cầu đề bài, tượng Vật lý xuất bài, lời giải kết luận nghiệm + Bước 4: Vận dụng NTST để xây dựng BTST cách: - Phát biểu BTXP theo cách khác (Nguyên tắc linh động) - Thay đổi số kiện toán để tượng Vật lý BTXP mâu thuẫn với định luật Vật lý; biến giả thiết thành kết luận để tạo tập (Nguyên tắc đảo ngược) - Thay đổi số thông số BTXP để có tập (Nguyên tắc thay đổi thơng số lí - hóa) - Cụ thể hóa BTXP (Nguyên tắc phân nhỏ) - Chuyển thành tập tổng quát hơn, sử dụng thêm tập có liên quan để xây dựng tập (Nguyên tắc kết hợp) - Bài tập có ứng dụng cụ thể vào thực tiễn nào? * Các câu hỏi đặt ra: - Làm để giảm thời gian vận hành không tải bước trung gian? (Nguyên tắc liên tục tác động có ích) - Có thể làm thay đổi hình dáng đối tượng khơng? (Ngun tắc linh động) - Có thể làm cho tập đơn giản không? (Nguyên tắc tác động lên nhiễu) 2.1.4 Các nguyên tắc sáng tạo sử dụng cho loại BTST * BT có nhiều cách giải: NTST thường sử dụng để xây dựng BTST nguyên tắc linh động * Bài tập có hình thức tương tự nội dung biến đổi: Lựa chọn số tập luyện tập sử dụng: Nguyên tắc linh động, ngun tắc thay đổi thơng số lí - hóa để thay đổi kiện toán làm cho chất tượng tập luyện tập thay đổi ta BTST * Bài tập thí nghiệm (BTTN): BTTN xây dựng mức độ thiết kế phương án thí nghiệm chế tạo dụng cụ thí nghiệm dựa NTST linh động * Bài tập thừa thiếu kiện: Bài tập xây dựng dựa vận dụng không phù hợp cơng thức, định luật q trình xác định đại lượng Vật lý đề cho thừa thiếu kiện Các NTST thường dùng là: Quan hệ phản hồi, phân nhỏ * Bài tập nghịch lí ngụy biện: Loại tập xây dựng dựa quan niệm sai lầm học sinh Các NTST sử dụng: Quan hệ phản hồi, sử dụng trung gian, phân nhỏ… * Bài toán hộp đen: Loại tập xây dựng xuất nhu cầu cần có thiết bị thí nghiệm hay thiết bị sử dụng đời sống Bài tốn hộp đen tốn khó, địi hỏi phải sáng tạo Để xây dựng loại tập cần phải xuất phát từ thực tế, phải xét xem thực tế cần sản phẩm tạo có phục vụ thiết thực cho thực tiễn khơng? NTST dùng cho loại tập là: Linh động, tác động lên nhiễu, sử dụng trung gian, phân nhỏ … 2.2 THỰC TRẠNG VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI” Ở TRƯỜNG THPT Qua tìm hiểu thực tiễn giảng dạy trường THPT, qua thăm dò khó khăn học sinh học chương “Dịng điện không đổi”, rút nhận xét sau: - Học sinh học số kiến thức chương trình lớp chưa sâu chưa hệ thống hoá nên em quên - Các khái niệm máy thu, suất phản điện, tạo thành suất điện động, lực lạ làm cho em bỡ ngỡ - Định luật Ôm áp dụng cho loại đoạn mạch, học sinh hay nhầm lẫn máy thu máy phát, chưa xác định dấu đại lượng công thức nên thường mắc phải nhiều lỗi giải tập - Nhiều nội dung trình bày kết hợp với thí nghiệm, học sinh cịn chưa quen với dụng cụ thí nghiệm, cách đo đạc số liệu, cách xử lí số liệu thu được, cách vẽ đồ thị rút kết luận cần thiết Vì thế, địi hỏi giáo viên phải chuẩn bị thí nghiệm, tạo tình câu hỏi tạo điều kiện cho học sinh rèn luyện lực giải vấn đề - Rất nhiều kiến thức liên quan đến sống, học sinh thường quan tâm liên hệ tìm hiểu thực tế Vì thế, giáo viên phải kích thích tính tị mị em, hướng dẫn em đọc phần em chưa biết, nhiệm vụ tìm hiểu thực tế cho em Tôi rút số nhận xét việc dạy học tập Vật lý sau: - Nhận thức vai trò tác dụng tập Vật lý dạy học số giáo viên chưa đầy đủ, hợp lí, đa số thiên vai trò kiểm tra, đánh giá kiến thức học sinh thông qua việc giải tập Vật lý - Đa số giáo viên chưa thực dày công nghiên cứu việc định hướng phát triển tư cho học sinh giải tập Vật lý Hầu hết giáo viên áp đặt học sinh suy nghĩ giải tập theo cách mà khơng hướng dẫn học sinh độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải, chưa có thái độ khách quan để thực tôn trọng tư em - Giáo viên sử dụng tập từ tài liệu có sẵn để chữa cho học sinh mà thực chưa có đầu tư, sửa đổi tập cho phù hợp với trình độ học sinh, ngại tìm kiếm thêm tập để xây dựng thành hệ thống tập phong phú, chưa xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng tư tích cực loại tập thích hợp trình độ đối tượng học sinh nhằm đưa học sinh vào đường độc lập tư cao độ để tìm lời giải - Trong trình giảng dạy giáo viên chưa quan tâm đến việc tổ chức cho học sinh tự phát triển tập sở tập giải ngược lại chưa ý việc hướng dẫn cho học sinh phương pháp phân tích tập phức hợp để đưa dần tập dễ giải - Trong tiết dạy tập, giáo viên chọn lọc tập để đưa vào giải thường tập rèn luyện áp dụng kiến thức đơn thuần, thiên tốn học, kết tìm sau loạt phép tốn Cịn loại tập có tác dụng bồi dưỡng lực sáng tạo cho học sinh thực chưa ý trình dạy học - Nghiên cứu tài liệu tập Vật lý nước ta, có nội dung dịng điện khơng đổi chủ yếu tập có nội dung tái hiện, tập giải theo mẫu, tập sáng tạo quan tâm đến Trong việc phát triển khả sáng tạo cho học sinh tập sáng tạo phải trở thành phận cuối thiết phải có, phải chiếm từ 15% đến 25% tổng số tập Thực tế, số tập sáng tạo nên có điều kiện cho học sinh tiếp cận 2.3.XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI” - VẬT LÝ 11 THPT Chương “Dịng điện khơng đổi” đề cập đến vấn đề dịng điện khơng đổi, sở để nghiên cứu vấn đề điện học Các tượng điện phong phú gần gũi với người thời đại phát triển, em học sinh hứng thú khao khát tìm hiểu Đối với học sinh có khả tiếp thu tốt, học sinh học chương trình nâng cao, xây dựng cho em hướng tìm tịi, cách khám phá sống, khơi dậy lòng ham hiểu biết yêu thích khoa học hữu ích Vì thế, sử dụng BTST có nhiều thuận lợi thu kết cao 2.3.1 Vị trí đặc điểm chương “Dịng điện khơng đổi” Trong chương trình Vật lý phổ thơng, phần Điện học học lớp 11 lớp 12 Trong lớp 11, phần Điện gồm chương, chương “Dịng điện khơng đổi” đề cập đến vấn đề dịng điện khơng đổi, sở để nghiên cứu vấn đề khác dịng điện Có số kiến thức dòng điện, chiều dòng điện, cường độ dịng điện, định luật Ơm, định luật Jun-Lenxơ trình bày SGK THCS chưa sâu, chưa hệ thống hố Vì chúng trình bày lại chương cách đầy đủ với mức độ xác cần thiết Ngồi ra, chương trình bày vấn đề nguồn điện, tạo thành suất điện động nguồn điện, máy thu điện suất phản điện, đặc biệt việc thiết lập vận dụng định luật Ôm cho loại đoạn mạch Để học sinh tự lực phát huy tính tích cực giáo viên cần tích luỹ tài liệu tốt, chọn lọc cẩn thận hệ thống tập chặt chẽ nội dung, thích hợp phương pháp bám sát mục đích nhiệm vụ trường phổ thông Muốn vậy, phải tìm hiểu mục tiêu, cấu trúc yêu cầu nội dung chương trình 2.3.2 Mục tiêu dạy học chương “Dịng điện khơng đổi”- Vật lý 11 THPT Sau học xong chương “Dịng điện khơng đổi”, học sinh phải đạt yêu cầu sau: Về kiến thức, kĩ - Vận dụng kiến thức học THCS (cường độ dòng điện, định luật Ôm, định luật Jun-Lenxơ, điện công suất điện) - Nêu nguyên tắc tạo suất điện động pin ắcquy - Nêu đại lượng đặc trưng cho nguồn điện máy thu điện (suất điện động, suất phản điện, công suất, hiệu suất) - Viết vận dụng công thức định luật Ôm loại mạch điện (đối với toàn mạch, đoạn mạch chứa nguồn hay máy thu) để giải toán mạch điện - Nhận biết sơ đồ thực tế nguồn mắc nối tiếp, mắc xung đối, mắc song song mắc hỗn hợp đối xứng tính suất điện động điện trở nguồn Về thái độ: Học sinh có hứng thú học tập Vật lý, yêu thích tìm tịi khoa học, có thái độ khách quan trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, xác, có ý thức vận dụng hiểu biết Vật lý vào đời sống Trong đề tài này, mục tiêu trên, chúng tơi cịn muốn bồi dưỡng tư cho học sinh, đặc biệt tư sáng tạo Cụ thể, học sinh đạt kĩ sau: - Giải tập số phương pháp khác - Giải tập thí nghiệm - Giải tập có nội dung thực tế (bài toán vấn đề) - Thái độ: Xem xét tốn từ nhiều góc độ; quan sát nhạy bén, linh hoạt tượng… Trong q trình giảng dạy tơi rút số nhận xét việc dạy học tập Vật lý sau: - Nhận thức vai trò tác dụng tập Vật lý dạy học số giáo viên chưa đầy đủ, hợp lí, đa số thiên vai trị kiểm tra, đánh giá kiến thức học sinh thông qua việc giải tập Vật lý - Nghiên cứu tài liệu tập Vật lý nước ta, có nội dung dịng điện khơng đổi chủ yếu tập có nội dung tái hiện, tập giải theo mẫu, tập sáng tạo quan tâm đến Trong việc phát triển khả sáng tạo cho học sinh tập sáng tạo phải trở thành phận cuối thiết phải có, phải chiếm từ 15% đến 25% tổng số tập Thực tế, số tập sáng tạo nên có điều kiện cho học sinh tiếp cận 2.3.3 Sử dụng nguyên tắc TRIZ xây dựng hệ thống tập sáng tạo *Bài tập có nhiều cách giải BTXP 1: Cho mạch điện hình vẽ (h.1) Cho R1 = R4 = 3Ω, R2 =2Ω, R1 P R5= 5Ω, UMN =3V Vôn kế có điện trở lớn M R2 N V a) Tính cường độ dịng điện qua điện trở? Q R4 b) Tính điện trở tương đương đoạn mạch MN? R5 (h.1) Các nguyên tắc sáng tạo sử dụng xây dựng BTST - Sao chép: Giữ nguyên nội dung yêu cầu BTST - Thay đổi thơng số lí hóa: Thay đổi điện trở vơn kế BTST 1: Giải tốn trường hợp điện trở vôn kế RV = 3Ω theo cách khác Câu hỏi định hướng tư duy: - Câu hỏi 1: Bài tập tương tự với tập nào? Sự khác biệt tập với tập tương tự gì? - Câu hỏi 2: Có thể áp dụng cách giải tập tương tự vào giải tốn khơng? - Câu hỏi 3: Có thể giải tốn theo cách nào? *Bài tập có hình thức tương tự nội dung biến đổi: Uo Đề BTXP 2: Cho mạch điện hình vẽ (h.2): C1 Hiệu điện hai đầu mạch điện U o = 3V, điện C2 K dung tụ C1 = 6µF, C2 = 3µF, giá trị điện trở R1 R1 = 5Ω, R2 = 1Ω Tính hiệu điện tụ điện R2 (h.2) khoá K mở biết: Ban đầu tụ chưa tích điện Các nguyên tắc sáng tạo để xây dựng BTST - Sao chép : Giữ nguyên nội dung yêu cầu BTXP - Thay đổi thơng số lí hóa : BTST : Giải toán trường hợp Đóng khóa K mở khóa K Câu hỏi định hướng tư : - Câu hỏi 1: Mạch điện gồm dụng cụ điện mắc nào? - Câu hỏi 2: Khi tụ chưa tích điện, mối quan hệ hiệu điện điện tích hai tụ nào? - Câu hỏi 3: Đóng khóa K mở khóa K có điều so với BTXP 2? Hiệu điện hai đầu hai tụ điện tích hai tụ lúc có mối quan hệ gì? BTXP Đ1 Cho mạch điện hình vẽ (h.3), gồm hai điốt giống nhau, hai nguồn điện biến trở R Các nguồn điện có suất điện động E1= 0,8V; E1 E2= 1,6V điện trở không đáng kể Điện trở thuận điốt 4Ω cịn điện trở ngược vơ lớn Tính cơng suất toả nhiệt R Biết R = 3Ω Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 4, Đ2 R (h.3) E2 - Sao chép: Giữ nguyên nội dung yêu cầu BTXP - Thay đổi thơng số lí hóa: Thay đổi giá trị điện trở R - Đảo ngược: Thay việc tính cơng suất tỏa nhiệt điện trở R việc tìm điện trở R để cơng suất tỏa nhiệt R lớn BTST 4: Giải toán trường hợp điện trở R = 5Ω Câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: Công suất toả nhiệt R tính nào? Câu hỏi 2: Đặc điểm Điốt gì? Câu hỏi 3: Cường độ dịng điện qua R tính nào? Câu hỏi 4: Giá trị R thay đổi ảnh hưởng đến đại lượng nào? Mục đích việc thay R = 3Ω R = 5Ω gì? Câu hỏi 5: Có dịng điện qua điốt hay khơng? Điốt mở hay đóng? BTST 5: Cho mạch điện hình vẽ (h.4), gồm hai điốt I1 Đ1 A I2 Đ2 giống nhau, hai nguồn điện biến trở R Các nguồn điện có suất điện động E1 = 0,8V; E2 = 1,6V điện trở không đáng kể Điện E1 I trở thuận điốt 4Ω điện trở ngược vơ lớn R E2 B (h.4) Tìm giá trị R để công suất toả nhiệt R cực đại? Câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: Đặc điểm Điốt gì? Câu hỏi 2: Giá trị R thay đổi ảnh hưởng đến tính chất Điốt? Câu hỏi 3: Khi giá trị R thay đổi làm cho Điốt đóng? Câu hỏi 4: Sự đóng mở Điốt làm cho công suất tỏa nhiệt R biến đổi nào? 10 BTXP 5: Cho mạch điện có sơ đồ hình (h.5) Biết R1 = 4Ω ; R2 = R3 = 6Ω ; R4 biến trở Đặt vào hai đầu mạch R1 A điện hiệu điện U AB = 33V R3 C R2 B R4 D (h.5) a) Mắc vào C, D ampe kế có điện trở nhỏ khơng đáng kể điều chỉnh R4 để R4 = 14Ω Tìm số ampe kế chiều dòng điện qua ampe kế b) Thay ampe kế vôn kế có điện trở lớn Tìm số vơn kế Cho biết cực dương vôn kế mắc vào điểm nào? Các NTST sử dụng để xây dựng BTST - Nguyên tắc phân nhỏ: Bài tập khó tách thành tập nhỏ dễ hơn, giải tập nhỏ bước giải tập lớn - Nguyên tắc tách khỏi: Đơn giản hóa tập (làm dễ tập cách lí tưởng hóa số điều kiện) - Thay đổi thơng số lí hóa: Thay việc mắc điện trở dây dẫn tiết diện có điện trở phần tỉ lệ với chiều dài R1 BTST 6: Cho mạch điện hình vẽ (h.6) R1 = 3Ω ; R2 = 6Ω ; U AB = 7V ; AB dây dẫn điện dài 1,5m, tiết diện không đổi S = 0,1mm ; D R2 A A C B điện trở suất ρ = 4.10 Ωm ; điện trở am pe −7 U kế dây nối không đáng kể (h.6) Xác định vị trí C để dịng điện qua ampe kế có cường độ 1/3 ampe Xác định chiều dòng điện qua ampe kế? * Câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: Điện trở dây AB tính theo cơng thức nào? 11 Câu hỏi 2: Mạch điện tương đương với mạch điện nào? Câu hỏi 3: Dòng điện chạy qua ampe kế theo chiều nào? *Bài tập thí nghiệm BTXP : R2 R1 Cho mạch điện có sơ đồ hình (h.7) Lập biểu thức tính hiệu điện hai đầu điện trở R1 R2 E,r (h.7) BTST 7: V2 V1 Mắc mạch điện theo sơ đồ hình (h.8) R 1, R2 R2 R1 điện trở mẫu Hãy xác định số vơn kế V2, bảng chia độ bị che kín K E,r (h.8) Câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: R1, R2 ghép với theo mạch điện nào? Câu hỏi 2: Trong cách mắc đó, hiệu điện điện trở liên hệ với nào? BTXP 7: Người ta có acquy có suất điện động E , điện trở r chưa biết, ampe kế có điện trở nhỏ, dây nối hai điện trở có biết giá trị Hãy xác định giá trị chưa biết điện trở lại? Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 8, - Nguyên tắc đảo ngược: hoán vị giả thiết, kết luận tập xuất phát theo hướng tăng giá trị thực tiễn tập - Nguyên tắc linh đợng: đa dạng hóa tập BTST 8: Cho dụng cụ: Nguồn điện hóa học (Pin; Ắc quy), am pe kế nhạy có điện trở nhỏ, điện trở mẫu Ro, dây nối Nêu phương án dùng dụng cụ xác định điện trở Rx? 12 * Câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: Có thể mắc ắc quy, am pe kế với hai điện trở theo cách nào? Câu hỏi 2: ứng với cách mắc ta phương trình nào? Câu hỏi 3: Kết hợp phương trình tìm giá trị điện trở cần tìm? BTST 9: Cho:một đồng hồ vạn số dùng làm chức miliampe kế chiều A; đồng hồ vạn số dùng làm chức vôn kế chiều V; biến trở chạy; điện trở mẫu Hãy nêu phương án xác định suất điện động điện trở pin thỏ sử dụng? Câu hỏi định hướng tư duy: Câu 1: Để đo suất điện động điện trở nguồn ta cần phải đo đại lượng nào? Và tối thiểu phải lần đo? Câu 2: Nếu đo hiệu điện hai cực nguồn cường độ dịng điện qua nguồn đo suất điện động điện trở nguồn không? Câu 3: Mắc phối hợp dụng cụ với nguồn để đo hiệu điện hai cực nguồn cường độ dòng điện chạy qua nguồn? Câu 4: Các cặp giá trị đo lần liên hệ với theo phương trình nào? Đại U1 I1 U2 I2 E(V) r (Ω) lượng Đo E,r Ro K lần Đo V lần Đo A lần R Bảng (h.9) Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 10 - Nguyên tắc chép: Tạo tập tương tự - Nguyên tắc đảo ngược: hoán vị giả thiết, kết luận tập xuất phát theo hướng tăng giá trị thực tiễn tập - Nguyên tắc linh đợng: đa dạng hóa tập BTST 10: Nêu phương án thí nghiệm để xác định điện trở ampe kế Viết biểu thức tính hiệu điện U lúc Dụng cụ gồm: nguồn điện có hiệu điện khơng đổi, 13 ampe kế cần xác định điện trở, điện trở R0 biết giá trị, biến trở chạy R có điện trở tồn phần lớn R0 , hai cơng tắc K1, K2 số dây dẫn đủ dùng (các cơng tắc điện dây dẫn có điện trở không đáng kể) *Các câu hỏi định hướng tư duy: - Câu hỏi 1: vẽ mạch điện: cho K1 mở chỉ còn R, K2 mở chỉ còn R0 - Câu hỏi 2: Khi K1 đóng hãy viết biểu thức U? - Câu hỏi 3: Đóng K2, điểu chỉnh R = R0 ? - Câu 4: Giữ nguyên giá trị R = R0 , đóng K1, K2 giải hệ tìm R A BTXP 9: Ở nhiệt độ t1 = 25 C , hiệu điện hai cực bóng đèn U = 20mA cường độ dòng điện chạy qua đèn I = 8mA Khi sáng bình thường, hiệu điện hai cực bóng đèn U = 240V cường độ dòng điện chạy qua đèn I = A Tính nhiệt độ t bóng đèn sáng bình thường Coi điện trở dây tóc đèn khoảng nhiệt độ tăng tỉ lệ bậc theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở α = 4,2.10 −3 K −1 Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 11 - Nguyên tắc chép: Tạo tập tương tự - Nguyên tắc linh động: đa dạng hóa tập - Ngun tắc thay đổi thơng số lí hóa: Thay đổi kiện tốn để tạo tình mới, kích thích trí sáng tạo - Nguyên tắc phân nhỏ: Bài tập khó tách thành tập nhỏ dễ hơn, giải tập nhỏ bước giải bài tập lớn, tập nhỏ trường hợp riêng, cụ thể BTST 11: Cho dây nối, bóng đèn dây tóc có hiệu điện định mức 12V, bình ắc quy có suất điện động 12V điện trở bé, Ơm kế, vơn kế, ampe kế nhiệt kế Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để xác định nhiệt độ dây tóc bóng đèn đèn sáng bình thường Hệ số nhiệt điện trở vơn- fram làm dây tóc biết *Các câu hỏi định hướng tư Câu hỏi 1: Viết biểu thức sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ, rút biểu thức tính R0 E độ t ? Câu hỏi 2: Viết biểu thức R2 đén sáng bình thường, suy nhiệt Câu hỏi 3: Từ biểu thức nêu phương án đo? BTXP 10: ‫׀‬ R1 C R3 A B 14 Đ1 D (h.10) Đ2 Cho mạch điện có sơ đồ hình (h.10) Cho biết E = 15V, r = 2,4Ω, Đ 1: 6V-3W, Đ2: 3V- 6W Biết hai đèn sáng bình thường Tính R1, R2 Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 12 - Nguyên tắc chép: Tạo tập tương tự - Nguyên tắc linh động: đa dạng hóa tập - Nguyên tắc thay đổi thơng số lí hóa: Thay đổi kiện tốn để tạo tình mới, kích thích trí sáng tạo BTST 12: Với dụng cụ: nguồn điện, khóa K, biến trở biết giá trị ứng với vị trí chạy, số điện trở biết giá trị, số dây nối có điện trở khơng đáng kể Hãy nêu phương án xác định điện trở miliampe kế? Để phương án khả thi cần điều gì? * Câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: Điều kiện mạch cầu cân gì? Câu hỏi 2: Cường độ dòng điện qua điện trở mạch cầu cân có đặc điểm gì? BTXP 11 Có hai vơn kế khác nguồn điện Hãy xác định tỉ số điện trở vôn kế? Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 13 - Nguyên tắc chép: Tạo tập tương tự - Nguyên tắc linh động: đa dạng hóa tập - Ngun tắc thay đổi thơng số lí hóa: Thay đổi kiện tốn để tạo tình mới, kích thích trí sáng tạo BTST 13: Có hai vơn kế khác phịng thí nghiệm, điện trở mẫu Làm để xác định điện trở hai vôn kế đó? * Các câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: Làm để tìm mối quan hệ điện trở chúng? Câu hỏi 2: Mắc nối tiếp vôn kế vào nguồn điện số chúng cho ta mối quan hệ gì? 15 Câu hỏi 3: Có điện trở mẫu R0, phải mắc mạch điện để tính điện trở vôn kế? *Bài tập hộp đen BTXP 12: Một ampe kế có cấu tạo hình vẽ (h.11) Nếu sử dụng hai chốt 1-2 ampe kế đo cường độ dòng điện tối đa I1 = 1A Nếu sử dụng hai chốt 2-3 cường độ dòng điện tối đa đo I = G 4A Hỏi dùng hai chốt 1-3 ampe kế đo cường độ dòng điện tối đa I3 S2 S1 bao nhiêu? (h.11) Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 14, 15 - Nguyên tắc chép: Tạo tập tương tự - Nguyên tắc linh động: đa dạng hóa tập - Ngun tắc thay đổi thơng số lí hóa: Thay đổi kiện toán để tạo tình mới, kích thích trí sáng tạo BTST 14: Một hộp đen gồm toàn điện trở, điện trở nối với ba chốt A, B, C nhô ngồi hình vẽ (h.12) Khi đo điện trở cặp điểm một, ta được: RAB = 12Ω, RBC =16,5Ω, RAC = 28,5Ω Hộp chứa tối thiểu điện trở, tính điện trở A ấy? * Các câu hỏi định hướng tư duy: B (h.12) Câu hỏi 1: với chốt thì số điện trở ít nhất có thể bao nhiêu? Câu hỏi 2: Nhận xét gì về đợ lớn của điện trở đó? 16 C BTST 15: Một hộp kín có ba đầu Biết mạch kín sơ đồ mạch điện tạo điện trở (h.13) Nếu mắc chốt vào hiệu điện U = 15V hiệu điện chốt 1, 2, (h.13) U12 = 6V U23 = 9V Nếu mắc chốt 2, vào hiệu điện U hiệu điện chốt 2, U 21 = 10V hiệu điện chốt 1, U13 = 5V Nếu mắc chốt 1, vào hiệu điện U hiệu điện chốt 1, 3, bao nhiêu? Vẽ sơ đồ hộp kín với số điện trở Cho rằng, điện trở nhỏ mạch R, tìm điện trở cịn lại mạch điện Các câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: Nhớ lại công thức cộng điện thế? Câu hỏi 2: Có ba chớt điện trở khác thì số điện trở ít nhất hộp bao nhiêu? Câu hỏi 3: Có ba chớt với ba điện trở thì điện trở dược mắc với nào? *Bài tập cho thiếu, thừa, sai dự kiện BTXP 13: Nguồn điện E = 12V, r = 2Ω Mạch đèn loại 3V – 3W mắc hỗn tạp Xác định số đèn cách mắc đèn để chúng sáng bình thường Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 16 Áp dụng nguyên tắc copy nguyên tắc linh động (đa phương án) ta BTST sau BTST 16: Có n điện trở có độ lớn (n+1)Ω, (n+2)Ω, (n+3)Ω,…, (2n-1)Ω, 2nΩ, n số nguyên lớn Mắc điện trở song song với thành bộ, mắc vào nguồn U = 6V không đổi Hãy xác định n để công suất tiêu thụ điện trở 17W? Định hướng tư duy: - Công suất tiêu thụ điện trở xác định nào? - Các điện trở mắc song song nên điện trở tương đương tính nào? - Có nhận xét giá trị công suất điện trở trên? * Bài tập ngụy biện nghịch lý Vật lý 17 U A BTXP 14: Số dụng cụ mạch điện (h.14) thay đổi tăng U? Và giảm U? Biết vơn kế có điện trở lớn R Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 17 V Từ BTXP 14 vận dụng nguyên tắc linh động (h.14) nguyên tắc biến hại thành lợi ta có BTST 17 BTST 17: Có toán lời E.r R1 giải sau: Cho mạch điện hình (h.15), K Rb nguồn điện có suất điện động E, điện trở r = Đ X 1Ω, đèn Đ có ghi 7V – 7W, R1 = 18Ω, Rb biến trở (h.15) Điều chỉnh Rb đóng khóa K, đèn sáng bình thường đạt cơng suất tiêu thụ cực đại Tìm E, Rb đó? Lời giải sai: - Khi K đóng, ta thấy (E, r) nối tiếp với R1b , ( R1b = R1 Rb 18 Rb = , Rb ≥ ) R1 + Rb 18 + Rb - Ghép (E, r) với R1b thành nguồn tương đương (Eo, ro), ro = r + R1b = + 18 Rb , Eo = E 18 + Rb (*) - Muốn cho đèn có cơng suất tiêu thụ cực đại phải có Rd = ro Mà Rd = 18Rb U d2 = 7Ω , suy = + nên Rb = 9Ω 18 + Rb P Mặt khác cơng suất đạt cực đại U d = Eo = 7V Nên E = Eo =14V 18 (**) Hãy chỉ lỗi sai lời giải giải lại cho đúng? Các câu hỏi định hướng tư duy: Câu hỏi 1: Ghép nguồn với điện trở ngồi mắc nới tiếp với ng̀n thành mợt ng̀n tương đương có giá trị nào? Giải thích? Câu hỏi 2: Khi điện trở nối tiếp với nguồn thì công suất tỏa nhiệt điện trở đạt giá trị cực đại nào? Câu hỏi 3: Khi mắc R trực tiếp với nguồn (E, r), muốn cho điện trở có cơng śt tiêu thụ cực đại thì phải có R = r Nhận xét chỉ đúng nào? 2.4 KẾT QUẢ Từ mục đích nhiệm vụ đề tài, qua trình nghiên cứu giảng dạy đơn vị áp dụng nguyên tắc sáng tạo TRIZ qua việc xây dựng 17 tập sáng tạo phần dịng điện khơng đổi Vật lý 11 – THPT định hướng tư cho học sinh trình tìm lời giải Bước đầu cho thấy tính khả thi hiệu việc sử dụng tập sáng tạo trình dạy học để rèn luyện lực tư sáng tạo cho học sinh, góp phần nâng cao hiệu dạy học Vật lý trường phổ thông khả quan Trên sở mục tiêu dạy học xây dựng hệ thống tập sáng tạo chương “Dịng điện khơng đổi” Qua đồng nghiệp tham khảo để áp dụng cho trình giảng dạy xây dựng hệ thống tập sáng tạo cho nội dung khác KẾT LUẬN Tư sáng tạo phẩm chất cần thiết cho người để có phán đoán đắn đưa định xác trước tình xãy thực tế Bồi dưỡng lực tư sáng tạo cho học sinh nhiệm vụ quan trọng dạy học Vật lý trường phổ thông nhằm tạo người động sáng tạo phục vụ tốt cho công phát triển xã hội Bài tập sáng tạo phương tiện hữu ích để thực tốt nhiệm vụ TRIZ sở lý luận để giúp cho giáo viên dựa vào tự xây dựng cho hệ thống tập sáng tạo phục vụ tốt cho nghiệp trồng người Trong điều kiện việc đưa tập sáng tạo lồng ghép với tập luyện tập khả thi cần thiết Bởi tập sáng tạo cịn gây hứng thú cao độ, kích thích lịng 19 ham hiểu biết, trí tìm tịi, phát huy tính tích cực, độc lập cho học sinh nhằm đạt điểm cao kỳ thi học sinh giỏi tỉnh kỳ thi THPT Quốc Gia Như việc sử dụng tập vào dạy học nhằm rèn luyện lực tư sáng tạo cho học sinh đắn thiết thực, phù hợp với yêu cầu đổi phương pháp dạy học nước ta Do kiến thức vơ hạn mà khả thân có hạn, kinh nghiệm chưa nhiều nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý bổ ích q Thầy Cơ bạn để SKKN trở thành tài liệu tham khảo cho GV, HS hướng nghiên cứu đề tài nhân rộng, áp dụng cho việc dạy- học chương khác chương trình Vật lý THPT XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh hóa, ngày 30 tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Chu Đình Đức 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hải Châu, Nguyễn Trọng Sửu (2007), Những đề chung về đổi giáo dục THPT môn Vật lý, NXBGD [2] David Haliday, Robert Resnick, Jearl Walker (1998), Cơ sở Vật lý - Tập 6, NXBGD [3] Phan Dũng (1994), Phương pháp luận sáng tạo khoa học - kỹ thuật gải vấn đề định, TT sáng tạo KHKT trường ĐHQG TPHCM [4] Phan Dũng (2007), Các thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo - phần 1.NXB ĐHQuốc gia TPHCM [5] Bùi Quang Hân nhóm tác giả (1998), Giải tốn Vật lý 11 - tập 2, NXBGD [6] Jean Marie Brébec (2000), Quang học 1, NXB GD [7] Vũ Thanh Khiết (2001), Những tập Vật lý hay khó chương trình THPT - Tập 3, NXBĐHQG Hà Nội [8] Nguyễn Thế Khơi nhóm tác giả (2007), Vật lý 11 Nâng cao, NXBGD [9] Nguyễn Thế Khơi nhóm tác giả (2007), Bài tập Vật lý 11 Nâng cao, NXBGD [10] Nguyễn Thế Khơi nhóm tác giả (2007), Vật lý 11 Sách giáo viên Nâng cao, NXBGD [11] M.A Đanilôp, M.N Xcatkin (1980), Lí luận dạy học trường phổ thông Một số vấn đề của lí luận dạy học đại, NXB Giáo dục [12] Vũ Quang, Nguyễn Phúc Thuần tác giả (2007), Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực chương trình sách giáo khoa lớp 11, NXBGD [13] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1998), Giáo trình tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh dạy học Vật lý trường phổ thông, Trường ĐHSP Hà Nội [14] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học Vật lý trường phổ thông, Trường ĐHSP Hà Nội [15] Trịnh Xuân Thuận (2007), Những đường của ánh sáng, NXB trẻ [16] Nguyễn Cảnh Toàn, Nguyễn Văn Lê, Châu An, Khơi dậy tiềm sáng tạo, NXBGD 2005 [17] Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học Vật lý trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo tư khoa học, NXBĐHSP [18] Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy tập Vật lý, NXBGD [19] Từ điển Bách khoa toàn thư Việt Nam, tập (2005) NXB Từ điển bách khoa Hà Nội 21 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP SỞ GD&ĐT THANH HÓA Họ tên tác giả: Chu Đình Đức Chức vụ đơn vị công tác: giáo viên Vật lý Trường THPT Lương Đắc Bng TT Tờn ti SKKN Sử dụng phơng pháp phản xạ toàn phần để xác định S GD ĐT Thanh Hóa chiÕt xt cđa chÊt láng Sử dụng số phức để tổng hợp Cấp đánh giá xếp loại dao động điều hòa Sở GD ĐT Thanh Hóa Kết đánh giá xếp loại Năm học đánh giá xếp loại C 2010 C 2013 C 2017 phương, tần số Bồi dưỡng lực thực Sở GD ĐT nghiệm cho học sinh qua dạy Thanh Hóa học tập thí nghiệm quang hình lớp 11 THPT Xây dựng hệ thống tập Sở GD ĐT chương “Sóng sóng Thanh Hóa âm” để rèn luyện lực tư sáng tạo cho học sinh lớp 12 THPT 22 C 2018 23 24 ... SKKN - Xây dựng quy trình vận dụng nguyên tắc sáng tạo TRIZ thiết kế tập sáng tạo Vật lý làm phương tiện cho dạy học bồi dưỡng tư sáng tạo - Xây dựng hệ thống tập sáng tạo chương “Dịng điện khơng... 25% tổng số tập Thực tế, số tập sáng tạo nên có điều kiện cho học sinh tiếp cận 2.3.XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI” - VẬT LÝ 11 THPT Chương “Dịng điện khơng đổi”... sử dụng tập sáng tạo trình dạy học để rèn luyện lực tư sáng tạo cho học sinh, góp phần nâng cao hiệu dạy học Vật lý trường phổ thông khả quan Trên sở mục tiêu dạy học xây dựng hệ thống tập sáng