Tài liệu Phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học chương dòng điện không đổi vật lí 11 nâng cao

MỤC LỤC Trang phụ bìa...............................................................................................................i Lời cam đoan...............................................................................................................ii Lời cảm ơn......................................................................................................................................iii MỤC LỤC 1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ4 MỞ ĐẦU 5 1. Lý do chọn đề tài 5 2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu 7 3. Mục tiêu của đề tài 9 4. Giả thuyết khoa học 9 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 9 6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 10 7. Phương pháp nghiên cứu 10 8. Cấu trúc của luận văn 11 NỘI DUNG 12 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 12 1.1. Tư duy 12 1.1.1. Khái niệm tư duy 12 1.1.2. Tư duy hệ thống 14 1.1.3. Tư suy sáng tạo16 1.1.4. Tư duy vật lí 17 1.2. Các thao tác tư duy 18 1.2.1. Phân tích - tổng hợp 18 1.2.2. So sánh 19 1.2.3. Trừu tượng hóa - Khái quát hóa 19 1.2.4. Quy nạp - diễn dịch 20 1.3. Năng lực tư duy 20 1.3.1. Khái niệm năng lực 20 1.3.2. Sự hình thành và phát triển năng lực 21 1.3.3. Khái niệm năng lực tư duy 22 1.3.4. Vai trò của việc phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT 23 1.3.5. Bản đồ tư duy và vai trò của nó trong quá trình phát triển NLTD 24 1.4. Thực tiễn của việc phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học Vật lí các trường THPT 27 1 1.4.1. Thực trạng của việc phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học Vật lí hiện nay 27 1.4.2. Nguyên nhân của những thực trạng nói trên31 Kết luận chương 1 32 Chương 2: PHÁT TRIỂN NLTD CHO HS TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” VẬT LÍ 11 NÂNG CAO 33 2.1. Một số căn cứ để đưa ra các biện pháp phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 nâng cao 33 2.1.1. Mục tiêu dạy học 33 2.1.2. Yêu cầu của chương trình, sách giáo khoa và trình độ của học sinh 34 2.1.3. Đặc điểm của chương “Dòng điện không đổi” 35 2.1.4. Mức độ cần đạt được về kiến thức, kỹ năng 37 2.2. Một số biện pháp phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 Nâng cao 38 2.2.1. Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của HS 38 2.2.2. Tổ chức dạy học tích cực 41 2.2.3. Rèn luyện cho HS sử dụng các thao tác tư duy bậc cao và các kỹ năng học tập vật lí 43 2.2.4. Rèn luyện cho HS sử dụng BĐTD để hệ thống các kiến thức đã học 46 2.2.5. Phát triển tư duy sáng tạo cho HS qua việc giải các bài tập vật lí 48 2.2.6. Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết và đề xuất các phương án kiểm tra dự đoán 50 2.2.7. Rèn luyện cho HS khả năng tự phát hiện, sữa chữa những sai lầm 51 2.3. Thiết kế tiến trình dạy học một số tiết trong chương “Dòng điện không đổi” theo hướng phát triển NLTD cho học sinh 53 2.3.1. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học 53 2.3.2. Thiết kế tiến trình dạy học bài “Định luật Ôm đối với toàn mạch” Vật lí 11 Nâng cao theo hướng phát triển NLTD cho HS 57 Kết luận chương 2 73 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 74 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 74 3.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm 75 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 75 2 3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm 76 Kết luận chương 3 83 KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bản đồ tư duy : BĐTD Đối chứng : ĐC Giáo viên : GV Học sinh : HS Năng lực tư duy : NLTD Phiếu học tập : PHT Phương pháp dạy học : PPDH Sách giáo khoa : SGK Thực nghiệm : TN Thực nghiệm sư phạm : TNSP Trung học phổ thông : THPT 3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Sơ đồ các giai đoạn của quá trình tư duy...................................................14 Hình 1.2. Các thành phần cấu trúc của năng lực.......................................................22 Hình 1.3. Khả năng nhận thức của não bộ.................................................................25 Hình 1.4. Hình ảnh bản đồ tư duy..............................................................................26 Bảng 1.1. Kết quả điều tra đối với giáo viên.............................................................27 Bảng 1.2. Kết quả điều tra đối với học sinh...............................................................29 Hình 2.1. Sơ đồ kiến thức chương “Dòng điện không đổi”......................................35 Hình 2.2. Sơ đồ tư duy chương “Dòng điện không đổi”...........................................47 Hình 2.3. Sơ đồ tư duy bài 12....................................................................................48 Hình 2.4. Sơ đồ tư duy bài 13....................................................................................59 Bảng 2.1. Ma trận dạy học bài “Định luật Ôm đối với toàn mạch”..........................61 Bảng 3.1. Bảng số liệu học sinh được chọn làm mẫu thực nghiệm..........................75 Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm bài kiểm tra của các lớp...........................................77 Bảng 3.3. Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra......................................78 Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất.............................................................................78 Bảng 3.5. Bảng phân phối tần suất tích lũy...............................................................79 Bảng 3.6. Bảng phân loại theo học lực của học sinh.................................................79 Bảng 3.7. Bảng tổng hợp các tham số........................................................................80 Hình 3.1. Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm đối chứng và thực nghiệm..............78 Hình 3.2. Đồ thị phân phối tần suất điểm của hai nhóm...........................................79 Hình 3.3. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của hai nhóm.......................................79 Hình 3.4. Biểu đồ phân loại theo học lực của học sinh.............................................80 4 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế trong quá trình toàn cầu hóa, nền kinh tế tri thức và xã hội tri thức được thiết lập và phát triển ở hầu hết các quốc gia với mục đích tạo ra những con người mới nhằm đáp ứng những yêu cầu cấp thiết của một thế giới đang thay đổi. Bên cạnh những thuận lợi của tiến trình toàn cầu mang lại, chúng ta sẽ phải đối mặt với nhiều khó khăn và thách thức trong cuộc sống hằng ngày nếu chúng ta là những con người thụ động, kém sáng tạo. Để đương đầu, vượt qua những khó khăn và thách thức này, ngoài vốn kiến thức tiếp nhận từ nhà trường và những kiến thức từ sự trải nghiệm của cuộc sống, chúng ta cần phải là những con người năng động, sáng tạo. Trong đổi mới giáo dục ở nước ta hiện nay, người ta đặc biệt nhấn mạnh đến việc đổi mới phương pháp, hình thức tổ chức dạy học theo hướng phát huy tính năng động, sáng tạo của người học và phát huy khả năng học tập suốt đời để chủ động tồn tại trong một thế giới mới. Chiến lược phát triển giáo dục 2001 - 2010, mục 5.2 ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hoá phương pháp giáo dục. Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp, phát triển năng lực cho mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính tự chủ của học sinh, sinh viên trong quá trình học tập…” [4]. Luật giáo dục 2005, Điều 5 mục 2 quy định: “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 và ý chí vươn lên” [21]. 5 Tập đoàn Intel với chương trình “Dạy học cho tương lai” cũng đã đầu tư rất lớn trong việc bồi dưỡng cho giáo viên một số phương pháp dạy học (PPDH) mang lại hiệu quả cao. Ở trường phổ thông, đổi mới phương pháp dạy học nghĩa là tạo mọi điều kiện để học sinh có thể tiếp thu kiến thức một cách tích cực, tự lực và biết vận dụng sáng tạo tri thức để giải quyết các vấn đề trong học tập và cuộc sống. Với tinh thần đó, chúng ta đang thực hiện đổi mới phương pháp dạy học theo hướng đưa học sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức. Học sinh bằng hoạt động tích cực, tự lực của mình chiếm lĩnh được kiến thức. Hoạt động đó nếu được lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ góp phần hình thành và phát triển năng lực tư duy cho các em [18]. Vật lí là một bộ môn khoa học quan trọng trong hệ thống các môn học ở nhà trường phổ thông. Nó cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về hiện tượng vật lí, các khái niệm, định luật, các thuyết …. Thực trạng dạy học môn Vật lí trong những năm gần đây cho thấy giáo viên ít chú trọng đến việc phát triển năng lực tư duy (NLTD), khả năng tự học và độc lập giải quyết vấn đề của học sinh. Bên cạnh đó, trong quá trình học tập môn Vật lí, rất nhiều học sinh còn bộc lộ những yếu kém về NLTD: hiểu các kiến thức vật lí một cách rời rạc, chưa thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức; không linh hoạt trong việc điều chỉnh hướng suy nghĩ khi bắt gặp trở ngại, quen với kiểu suy nghĩ rập khuôn, áp dụng một cách máy móc những kinh nghiệm đã có vào hoàn cảnh mới, điều kiện mới đã chứa đựng những yếu tố thay đổi; học sinh chưa có tính độc đáo khi tìm lời giải bài toán … Kiến thức chương “Dòng điện không đổi” có những khái niệm, hiện tượng vật lí, các ứng dụng khá quen thuộc và gần gũi với các em học sinh. Một số kiến thức của chương đã được trình bày ở sách giáo khoa (SGK) Vật lí lớp 7 và lớp 9. Các thiết bị thí nghiệm đều được trang bị đầy đủ ở các trường phổ thông nhưng do thói quen ngại sử dụng nên nhiều giáo viên vẫn dạy chay, lựa chọn phương pháp diễn giảng để truyền đạt kiến thức cho học sinh. Học sinh chỉ tiếp nhận kiến thức một cách thụ động, chấp nhận các kết quả mà không được quan sát các hiện tượng hay tiến hành làm một thí nghiệm nào cụ thể dẫn đến giờ học trở nên nhàm chán. Nhà Vật lí Albert Einstein đã từng nói: “Chức năng cao nhất của người thầy không phải là truyền đạt kiến thức mà là khuyến khích học sinh yêu kiến thức và mưu cầu 6 kiến thức”. Do đó, để giờ học trở nên sôi nổi, học sinh hứng thú cao trong học tập thì người giáo viên cần tạo điều kiện để các em tự lực tìm tòi, phát hiện và giải quyết vấn đề; tự tay tiến hành các thí nghiệm đơn giản; tự do trao đổi, đóng góp ý kiến với giáo viên và các bạn cùng lớp…. Khi các em được hoạt động, được phát huy hết những năng lực của mình thì NLTD của các em sẽ được phát triển. Từ những lí do trên, chúng tôi thấy rằng để tổ chức các hoạt động dạy học vật lí nói chung, dạy học chương “Dòng điện không đổi” nói riêng đạt hiệu quả cao thì người giáo viên cần quan tâm đến việc xây dựng và đưa vào áp dụng các biện pháp phát triển NLTD cho học sinh. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: “Phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học chương Dòng điện không đổi Vật lí 11 nâng cao” với mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào việc nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông. 2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu Ở nhiều nước trên thế giới và khu vực, vấn đề phát triển NLTD cho học sinh, đặc biệt là rèn cho học sinh các kỹ năng tư duy rất được quan tâm. Từ những năm 80, đã có rất nhiều quyển sách được xuất bản với nội dung rèn luyện và phát triển các kỹ năng tư duy. Ở Singapore, người ta quan tâm đến vấn đề này từ năm 1998. Chính phủ của nước này đã đầu tư rất lớn trong việc xây dựng các khóa học, các chương trình đào tạo cho giáo viên dạy các kỹ năng tư duy. Ngoài ra, còn thành lập “Trung tâm tư duy Singapore” với các chương trình học khuyến khích phát triển các kỹ năng tư duy bậc cao. Hiện nay, Singapore nổi tiếng với các chương trình đào tạo kỹ năng tư duy [42]. Không chỉ ở Singapore, ngành giáo dục ở nhiều nước Châu Âu (Anh, Pháp, Đức, Canada, Scotland…) và một số nước Châu Á (Trung Quốc, Nhật, Hàn Quốc, Thái Lan …) cũng đầu tư rất lớn trong việc rèn luyện các kỹ năng tư duy đặc biệt chú trọng đến kỹ năng tư duy sáng tạo và tư duy phê phán. Chuyên gia hàng đầu thế giới về tư duy sáng tạo Tony Buzan đã đi rất nhiều nơi trên thế giới để trình bày với các doanh nghiệp trẻ, các học sinh, sinh viên … về tầm quan trọng của tư duy, những kỹ năng tư duy cần thiết trong cuộc sống, hướng dẫn cách vẽ bản đồ tư duy (BĐTD) trong công việc, trong học tập … 7 Ở Việt Nam hiện nay đã xuất hiện rất nhiều sách của các tác giả nổi tiếng viết về vấn đề nêu trên, chẳng hạn cuốn: “Tôi tài giỏi, bạn cũng thế” của Adam Khoo; “6 chiếc mũ tư duy” của Edward de Bono; “Sơ đồ tư duy”, “Tăng tốc đọc hiểu để thành công”, “Sử dụng trí tuệ của bạn”… của Tony Buzan …. Luận văn thạc sĩ của một số tác giả đã nghiên cứu vấn đề rèn luyện và phát triển tư duy cho học sinh như sau: Phan Thị Lệ với “Rèn luyện và phát triển năng lực tư duy cho học sinh lớp 10 nâng cao trung học phổ thông thông qua hệ thống câu hỏi và bài tập hóa học phần phi kim và phản ứng hóa học” - Luận văn thạc sĩ giáo dục học. Tác giả đã nêu được khái niệm tư duy, đưa ra các đặc điểm của tư duy, các hình thức tư duy, tư duy hóa học và sự phát triển tư duy hóa học ở trường phổ thông, nêu được vai trò của bài tập trong giảng dạy hóa học; xây dựng được một hệ thống câu hỏi, bài tập cơ bản, đa dạng, phù hợp với từng mức độ phát triển tư duy của học sinh. Tuy nhiên, việc sử dụng hệ thống bài tập hóa học vào việc phát triển tư duy của học sinh chưa được linh hoạt và hợp lí [18]. Ngô Thị Bích Thủy với “Rèn luyện và phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh qua dạy hình học 11” - Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục. Tác giả đã đưa ra được khái niệm tư duy sáng tạo, các đặc trưng cơ bản của tư duy sáng tạo; nêu được một số biện pháp rèn luyện và phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học hình học 11. Tuy nhiên, đề tài này cũng chỉ mới đề cập đến việc rèn luyện và phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh, chưa chú trọng đến việc rèn luyện các kĩ năng trong dạy học hình học và phát triển các hình thức tư duy khác [24]. Bài báo “Tư duy hệ thống và đổi mới tư duy” của Phan Đình Diệu đã chỉ rõ nguyên nhân vì sao cần phải đổi mới tư duy, ảnh hưởng của tư duy đến quá trình nhận thức, trình bày các vấn đề về tư duy hệ thống [7]. Đỗ Hương Trà với bài “Một vài suy nghĩ về rèn luyện kỹ năng tư duy cho học sinh trong dạy học Vật lí” đã nêu một số kỹ năng tư duy vật lí cần rèn luyện cho học sinh như: tư duy phê phán, tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề… [35]. 8 Như vậy, cho đến nay chưa có một công trình nào nghiên cứu vấn đề phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 Nâng cao. 3. Mục tiêu của đề tài Với hướng nghiên cứu mà đề tài đặt ra thì đề tài cần phải đạt được các mục tiêu sau: 3.1. Hệ thống hóa được cơ sở lí luận của việc phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học vật lí. 3.2. Đề xuất được một số biện pháp phát triển NLTD cho học sinh phù hợp với thực tiễn và mang lại hiệu quả cao trong dạy học Vật lí nói chung và dạy học chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 nâng cao nói riêng. 3.3. Xây dựng được một số tiết học trong chương “Dòng điện không đổi” theo hướng phát triển NLTD cho học sinh. 4. Giả thuyết khoa học Việc phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học vật lí góp phần phát huy tính tích cực, năng động, sáng tạo, khả năng tư duy của các em. Nếu giáo viên xác định đúng các biện pháp phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 nâng cao và sử dụng chúng một cách linh hoạt, hợp lí trong quá trình tổ chức các hoạt động dạy học thì NLTD của học sinh sẽ được phát triển, góp phần vào việc nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông (THPT). 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học vật lí, 5.2. Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK Vật lí 11 nâng cao. Tìm hiểu những thuận lợi, khó khăn trong việc tổ chức dạy học chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 nâng cao, 9 5.3. Đề xuất một số biện pháp phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 nâng cao, 5.4. Xây dựng tiến trình dạy học một số tiết trong chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 nâng cao theo hướng phát triển NLTD cho học sinh, 5.5. Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính hiệu quả của việc phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường phổ thông. 6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 6.1. Đối tượng nghiên cứu - Hoạt động dạy học vật lí lớp 11 (chương trình nâng cao) theo hướng phát triển NLTD cho học sinh. 6.2. Phạm vi nghiên cứu - Chương “Dòng điện không đổi” - Vật lí lớp 11 chương trình nâng cao. - Kết quả học tập môn Vật lí của học sinh các lớp 11 (nâng cao) trường THPT chuyên Lê Quý Đôn ở thành phố Đà Nẵng có sử dụng các biện pháp phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước, các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng giáo dục hiện nay ở nhà trường phổ thông. - Nghiên cứu các tài liệu (sách, báo, tạp chí…) về vấn đề phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học nói chung và dạy học Vật lí nói riêng. - Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học Vật lí. - Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK Vật lí 11 THPT nâng cao và các tài liệu liên quan. 7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Thông qua dự giờ, điều tra, phỏng vấn giáo viên và học sinh, chúng tôi tìm hiểu và rút ra một số nhận xét về việc “Phát triển NLTD cho học sinh trong dạy học 10 Vật lí ở các trường THPT”. Đây là cơ sở thực tiễn để đề xuất các biện pháp thực hiện. 7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Tiến hành giảng dạy một số tiết trong chương “Dòng điện không đổi” theo hướng phát triển NLTD cho học sinh. - Tiến hành ra đề, kiểm tra 1 tiết ở các lớp và lấy kết quả. 7.4. Phương pháp thống kê Dựa vào số liệu thu thập được, sử dụng phương pháp thống kê thông dụng để phân tích, xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm và kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập giữa hai nhóm đối chứng và thực nghiệm. 8. Cấu trúc của luận văn Mở đầu Nội dung Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học Vật lí Chương 2: Phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong dạy học chương “Dòng điện không đổi” Vật lí 11 Nâng cao Chương 3: Thực nghiệm sư phạm Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục 11 NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. Tư duy 1.1.1. Khái niệm tư duy I.N. Tônxtôi đã viết: “Kiến thức chỉ thực sự là kiến thức khi nào nó là thành quả những cố gắng của tư duy chứ không phải của trí nhớ”. Như vậy, học sinh chỉ thực sự lĩnh hội được tri thức khi họ thực sự tư duy. Vậy tư duy là gì? Theo V.I. Lê nin, tư duy là sự phản ánh thế giới tự nhiên sâu sắc hơn, trung thành hơn, đầy đủ hơn, đi sâu một cách vô hạn, tiến gần đến chân lý khách quan hơn. “Tư duy của người ta – đi sâu một cách vô hạn, từ giả tưởng tới bản chất, từ bản chất cấp một, nếu có thể như vậy, đến bản chất cấp hai … đến vô hạn” [17]. Theo M.N. Sacdacop: “Tư duy là sự nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính chung và bản chất của chúng, tư duy cũng là sự nhận thức và sự xây dựng sáng tạo những sự vật và hiện tượng mới, riêng lẻ của hiện thực trên cơ sở những tri thức khái quát hóa” [19]. Theo Tâm lý học, tư duy là quá trình phản ánh hiện thực một cách gián tiếp và khái quát, là quá trình con người sử dụng ngôn ngữ và các hình thức tư duy để phân tích, tổng hợp, cải biến, khái quát các tài liệu cảm tính nhằm phản ánh các thuộc tính, các mối quan hệ có tính bản chất, quy luật của các sự vật và hiện tượng của thế giới khách quan [22]. 12 Như vậy, tư duy là một quá trình nhận thức lí tính, phản ánh những thuộc tính bên trong, bản chất, những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật của sự vật hiện tượng mà trước đó chúng ta chưa biết. Tư duy phản ánh sự vật hiện tượng một cách gián tiếp và mang tính khái quát cao. Chính vì những điều này, tư duy có khả năng giúp con người nhận thức về thế giới một cách sâu sắc, đầy đủ và chính xác. Bởi vậy, phát triển tư duy cho học sinh là một việc làm cần thiết, là một trong những mục đích của hoạt động dạy học nhằm phát triển trí tuệ cho người học. Muốn tiến hành tư duy, con người phải sử dụng ngôn ngữ. Ngôn ngữ giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình tư duy. Chính vì vậy muốn phát triển tư duy cho học sinh, người giáo viên cần động viên và tạo điều kiện để học sinh trau dồi ngôn ngữ và rèn luyện khả năng nhận thức cảm tính trong đó đặc biệt là nâng cao tính nhạy cảm, khả năng quan sát và ghi nhớ [22]. Tình huống có vấn đề cũng được xem là một yếu tố đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển tư duy. Tình huống có vấn đề là những hoàn cảnh mà con người không thể giải quyết ngay được theo những phương thức hoạt động, với những phương tiện đã có. Những tình huống này đòi hỏi con người phải tư duy, phải đi tìm ra cách thức, phương thức hoạt động mới để đạt được mục đích. Hay nói cách khác, những tình huống có vấn đề chính là những kích thích làm nảy sinh quá trình tư duy. Tình huống có vấn đề chỉ làm nảy sinh tư duy khi cá nhân nhận thức đầy đủ về vấn đề và chuyển nó thành nhiệm vụ của bản thân. Chính vì vậy, trong quá trình dạy học, để kích thích học sinh tư duy, giáo viên cần đưa học sinh vào các tình huống có vấn đề thông qua phương pháp dạy học nêu vấn đề. Bên cạnh đó, người giáo viên cần hướng dẫn, giúp đỡ để học sinh có thể nhận thức vấn đề và xác định được nhiệm vụ tư duy [22], [27]. Tư duy như một quá trình và tư duy như một hoạt động – đó là hai khía cạnh của cùng một hiện tượng. Hoạt động tư duy bao giờ cũng đồng thời là quá trình tư duy và quá trình tư duy về một khía cạnh nào đó chính là bản thân hoạt động ấy hay như một thành phần của nó. Quá trình tư duy được nhà tâm lý học Liên Xô (cũ) K.K. Platônôv phân chia thành các giai đoạn hết sức cụ thể theo sơ đồ sau: [18] 13 Nhận thức vấn đề Xuất hiện các liên tưởng Sàng lọc liên tưởng và hình thành giả thuyết Kiểm tra giả thuyết Chính xác hóa Khẳng định Hành động tư duy mới Phủ định Giải quyết vấn đề Hình 1.1. Sơ đồ các giai đoạn của quá trình tư duy 1.1.2. Tư duy hệ thống Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của trí tuệ sáng tạo. Chính vì vậy, khi cuộc sống kinh tế xã hội trong nhiều quốc gia và trên toàn cầu có những biến động to lớn, dồn dập, vượt ra ngoài mọi dự đoán, xuất hiện những vấn đề hiện đại … thì những cách tư duy cũ có tính máy móc, quy giản theo những mô hình nhất định đã chứng tỏ là bất cập trong việc nhận thức, lí giải và hướng dẫn hành động trong một thế giới phức tạp, phong phú và đa dạng như thế giới hiện nay. Để hiểu nguồn gốc và giải pháp cho các vấn đề hiện đại, cách tư duy tuyến tính máy móc phải nhường chỗ cho cách tư duy hữu cơ và phi tuyến, thường hay được nói tới như cách tư duy hệ thống. 14 Phương pháp tư duy thông thường là tư duy tĩnh, tuyến tính, tập trung vào sự kiện, kết quả, xem quan hệ Nhân – Quả là một chiều và mỗi nguyên nhân độc lập với các nguyên nhân khác. Trong khi đó, tư duy hệ thống là tư duy động, nhìn vấn đề dựa trên những kiểu mẫu hành xử theo thời gian, phi tuyến, tập trung vào nguyên nhân, xem nguyên nhân như một quá trình chứ không chỉ là sự kiện xảy ra một lần, với kết quả phản hồi ảnh hưởng trở lại nguyên nhân và những nguyên nhân ảnh hưởng lẫn nhau. Trước khi đi tìm hiểu “Tư duy hệ thống là gì? Đặc trưng của tư duy hệ thống?”, chúng ta đi tìm hiểu “Hệ thống là gì?” Theo L.V. Bertalanffy: “Hệ thống là một tổng thể, duy trì sự tồn tại bằng sự tương tác giữa các tố phần tạo nên nó”. Hệ thống là một chỉnh thể hữu cơ được hình thành từ nhiều bộ phận tương tác với nhau, liên hệ với nhau và có chức năng đặc biệt. Hệ thống là do hai yếu tố trở lên tổ hợp tạo thành theo một phương thức nhất định. Giữa các yếu tố của hệ thống đều liên hệ với nhau, trói buộc lẫn nhau. Hệ thống có những đặc trưng và chức năng nhất định. Hệ thống luôn tồn tại trong hoàn cảnh nhất định và trao đổi vật chất, thông tin, năng lượng với môi trường bên ngoài [25], [39]. Tư duy hệ thống là khi xem xét giải quyết một vấn đề nào đó, không phải là xử lí nó như một vấn đề cô lập, tách biệt mà xử lí nó như một hệ thống có mối liên hệ hữu cơ. Nắm bắt phương pháp tư duy hệ thống là một trong những phương pháp cơ bản quan trọng nhất hiện nay. Tư duy hệ thống là phương pháp tư duy hướng đến mở rộng tầm nhìn để hiểu mối liên hệ tồn tại giữa mọi sự vật, nhận thức được nguyên nhân sâu xa ẩn dưới bề nổi của những hiện tượng tưởng chừng như riêng rẽ. Tư duy hệ thống giúp ta thấy bức tranh chính xác hơn của hiện thực được nhìn từ nhiều góc độ, khuyến khích ta suy nghĩ sâu sắc hơn về vấn đề và đưa ra những giải pháp với tầm nhìn xa rộng và bền vững. Đặc điểm chủ yếu của tư duy hệ thống là ở cách nhìn toàn thể và do cách nhìn toàn thể mà thấy được những thuộc tính hợp trội của hệ thống. Các thuộc tính hợp trội là của toàn thể mà từng thành phần không thể có. Tính có mục tiêu cũng là một đặc điểm rất quan trọng của các hệ thống phức tạp. Tính đa chiều là một đặc 15 điểm cốt yếu của tư duy hệ thống. Đa chiều trong tư duy hệ thống là sự phát hiện cái giống nhau trong những cái khác nhau và cái khác nhau trong những cái giống nhau. Đa chiều cũng là một cách nhìn nhiều mặt, nhiều cấp độ khi tìm hiểu các hệ thống [7], [25]. Nhân loại đã bước vào thời đại hệ thống. Từ thập niên 40 của thế kỷ XX trở lại đây, vận dụng phương pháp tư duy hệ thống đã phát huy vai trò quan trọng trong việc giải quyết rất nhiều công trình hệ thống lớn phức tạp. Trước thời đại khoa học bùng nổ, kinh tế lớn, nhận thức và nắm bắt phương pháp tư duy hệ thống, bồi dưỡng và phát triển NLTD hệ thống có tác dụng to lớn trong việc tạo nên thành công trong cuộc sống. 1.1.3. Tư suy sáng tạo Những năm gần đây, từ khi thế giới bắt đầu chuyển mạnh sang nền kinh tế tri thức và xã hội tri thức thì người ta thường đòi hỏi nền giáo dục phải trang bị cho học sinh NLTD sáng tạo như là một phẩm chất quan trọng của con người hiện đại. Theo bách khoa toàn thư Liên Xô - Tập 42, trang 54 “Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị”. Theo nghĩa thông thường, sáng tạo là một tiến trình phát kiến ra các ý tưởng và quan niệm mới, hay một kết hợp mới giữa các ý tưởng và quan niệm đã có. Hay đơn giản hơn, sáng tạo là một hành động làm nên những cái mới. Với cách hiểu đó thì cái quan trọng nhất đối với sáng tạo là phải có các ý tưởng, như lời của nhà toán học vĩ đại Poincaré: “Trong sáng tạo khoa học, ý tưởng chỉ là những ánh chớp, nhưng ánh chớp đó là tất cả” [34], [37]. Các kết quả nghiên cứu tâm lý học, giáo dục học cho thấy tất cả mọi người bình thường đều có thể sáng tạo cái mới nếu họ có được một trình độ tri thức, kinh nghiệm và được khơi dậy khả năng cần thiết cho hoạt động sáng tạo. Tri thức, kinh nghiệm là những yếu tố nhờ giáo dục đem lại, do đó có thể nói sáng tạo là thuộc tính của nhân cách được hình thành thông qua hoạt động, thông qua giáo dục. Tư duy sáng tạo là chủ đề của một lĩnh vực nghiên cứu còn mới. Nó nhằm tìm ra các phương án, biện pháp thích hợp để kích hoạt khả năng sáng tạo và để 16 tăng cường khả năng tư duy của một cá nhân hay một tập thể cộng đồng làm việc chung về một vấn đề hay lĩnh vực. Các vấn đề này không chỉ giới hạn trong các ngành nghiên cứu về khoa học kỹ thuật mà nó có thể thuộc lĩnh vực khác như chính trị, kinh tế, xã hội, nghệ thuật ... hoặc trong các phát minh, sáng chế. Cuộc đời của mỗi người là chuỗi các vấn đề cần giải quyết, các bài toán thực tiễn đòi hỏi chúng ta phải đi tìm lời giải. Do vậy, chúng ta có thể hiểu “Tư duy sáng tạo” (Creative Thinking) chính 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. Để phát huy khả năng sáng tạo và trở thành những công dân năng động trong cộng đồng thì học sinh cần thiết phải thay đổi phương pháp học tập. Khả năng sáng tạo không thừa nhận kiểu học vẹt và lối ghi nhớ thông tin máy móc. Học tập không chỉ tiếp nhận tri thức mà còn phải biết áp dụng, vận dụng tri thức đó vào những công việc cụ thể trong thực tiễn. Chính vì vậy, ở các nước phát triển, một số phương pháp quan trọng như tập kích não, giản đồ ý đã được áp dụng cho học sinh trong quá trình dạy học và mang lại hiệu quả cao. Ngoài ra, trong giờ học giáo viên nên tổ chức cho học sinh thảo luận nhóm. Với cách học này sẽ tạo điều kiện cho học sinh được trao đổi, tranh luận và khám phá kiến thức mới, giúp các em độc lập hơn, năng động hơn và sáng tạo hơn [24], [35], [37]. 1.1.4. Tư duy vật lí Tư duy vật lí là sự quan sát các hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí, dự đoán các hệ quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn. Các hiện tượng vật lí trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng. Bởi vậy, muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những 17 bộ phận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố. Có như thế, ta mới xác lập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lí dùng để đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng. Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phản ánh đúng thực tế khách quan hay không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn. Để làm việc đó, ta phải xuất phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn. Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lý. Mặt khác, việc vận dụng những kiến thức vật lý khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theo hướng có lợi cho con người, thỏa mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người [23]. Trong quá trình nhận thức vật lí như trên, con người sử dụng tổng hợp, xen kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lí luận, tư duy logic và những hình thức đặc thù của vật lí học như thực nghiệm, mô hình hóa… 1.2. Các thao tác tư duy Quá trình tư duy là quá trình phát huy năng động chủ quan của con người; là quá trình con người sử dụng ngôn ngữ và hình thức (hay thao tác) tư duy để suy nghĩ, cải biến những tài liệu cảm tính; là quá trình phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa …. hình thành những khái niệm phản ánh được những thuộc tính, những mối liên hệ bên trong của sự vật, rồi dựa vào những khái niệm ấy để phán đoán, suy lý, rút ra những kết luận mới về bản chất và xu thế phát triển tất yếu của sự vật, hiện tượng, tìm ra hình thức, biện pháp thúc đẩy sự vật phát triển. Trong giáo dục học, người ta thường sử dụng các thao tác tư duy sau: [22] 1.2.1. Phân tích - tổng hợp Phân tích là quá trình tách các bộ phận của sự vật, hiện tượng với các dấu hiệu và thuộc tính của chúng cũng như các mối liên hệ và quan hệ giữa chúng theo một hướng nhất định. 18 Tổng hợp là quá trình chủ thể tư duy sử dụng trí óc của mình để đưa những thuộc tính, những thành phần đã được phân tích vào thành một thể thống nhất để có thể nhận thức được đối tượng đó bao quát hơn. Phân tích và tổng hợp là hai thao tác tư duy cơ bản. Chúng có quan hệ mật thiết với nhau, bổ sung cho nhau trong một quá trình tư duy thống nhất. Trong đó phân tích là cơ sở của tổng hợp và sự tổng hợp diễn ra dựa trên cơ sở phân tích. Phân tích để tổng hợp có cơ sở và tổng hợp để phân tích đạt được chiều sâu cần thiết. Sự phát triển của phân tích và tổng hợp là điều kiện để đảm bảo sự hình thành của toàn bộ tư duy và các hình thức tư duy của học sinh. Trên cơ sở phân tích, tổng hợp, con người tiến hành một bước tư duy cao hơn, phức tạp hơn là so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa [18], [22]. 1.2.2. So sánh So sánh là thiết lập sự giống nhau và khác nhau giữa các sự vật, hiện tượng, giữa các khái niệm phản ánh chúng. Muốn thực hiện được việc đó thì so sánh phải kèm theo phân tích và tổng hợp. Như vậy, so sánh có vai trò rất quan trọng trong việc nhận thức các sự vật hiện tượng. So sánh không những phân biệt và chính xác hóa khái niệm mà còn giúp hệ thống hóa chúng lại. I.M. Sechenop coi so sánh là “kho tàng trí tuệ quí báu nhất của con người”. Không phải mọi học sinh đều biết so sánh. Người giáo viên cần thường xuyên hướng dẫn, tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận với thao tác so sánh, từ đó tìm ra những điểm giống và khác nhau trong từng vấn đề một. So sánh là thao tác tư duy rất hiệu quả trong việc nhận thức và hình thành khái niệm về đối tượng một cách vững chắc. So sánh có quan hệ chặt chẽ và dựa trên cơ sở phép phân tích, tổng hợp như nhà giáo dục người Nga K.D. Usinxki đã viết: “So sánh là cơ sở của mọi hiểu biết của tư duy” [18], [20], [22]. Ví dụ: Khi giải một bài toán về mạch điện phức tạp (mạch có nhiều nút và mắt mạch), HS có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có hai phương pháp thông dụng là phương pháp điện thế nút và phương pháp Kiếc sốp. Trên cơ sở 19 so sánh phương pháp giải của hai phương pháp này, đa số HS sẽ chọn phương pháp Kiếc sốp để giải vì cách giải này ngắn gọn, rõ ràng, giúp tiết kiệm được thời gian. 1.2.3. Trừu tượng hóa - Khái quát hóa Trừu tượng hóa là thao tác trí tuệ trong đó chủ thể dùng trí óc gạt bỏ những thuộc tính, những bộ phận, những quan hệ … không cần thiết về một phương diện nào đó và chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết để tư duy. Khái quát hóa là thao tác trí tuệ trong đó chủ thể dùng trí óc để bao quát nhiều đối tượng khác nhau thành một nhóm, một loại … trên cơ sở chúng có một số thuộc tính chung, những mối quan hệ có tính quy luật. Kết quả của khái quát hóa cho ta một cái gì chung cho hàng loạt sự vật, hiện tượng cùng loại. Trừu tượng hóa và khái quát hóa là hai thao tác cơ bản đặc trưng của tư duy con người. Hai thao tác này có quan hệ mật thiết với nhau, chi phối và bổ sung cho nhau giống như mối quan hệ giữa phân tích và tổng hợp [22]. 1.2.4. Quy nạp - diễn dịch Suy luận là hình thức trừu tượng của sự suy nghĩ đi từ một hay nhiều phán đoán có sẵn để rút ra một phán đoán mới, một kết luận mới về sự vật, hiện tượng một cách logic. Muốn suy luận tốt phải có tiền đề, lập luận và kết luận. Suy luận có hai dạng là: quy nạp và diễn dịch. Quy nạp là từ các trường hợp riêng lẻ để đi đến cái chung. Còn diễn dịch là từ các luận đề chung đi tới những trường hợp riêng lẻ. Quy nạp và diễn dịch có liên hệ qua lại với nhau và kiểm nghiệm lẫn nhau. Quy nạp và diễn dịch xác định con đường logic của quá trình nhận thức trong dạy học [27]. Các thao tác tư duy nêu trên có quan hệ với nhau, bổ sung cho nhau, xen kẽ lẫn nhau, chứ không phải máy móc hết bước này mới chuyển sang bước khác. Và trong thực tế không phải lúc nào và quá trình tư duy nào cũng phải vận dụng tất cả các thao tác tư duy nói trên. Tùy theo đối tượng nghiên cứu, tùy vào điều kiện, bản thân của mỗi người … mà ta sử dụng các thao tác tư duy một cách hợp lí, chủ động, linh hoạt. Trong quá trình dạy học, người giáo viên không chỉ cố gắng làm nảy sinh các tình huống có vấn đề để lôi kéo học sinh vào quá trình tư duy mà quan trọng hơn là phải biết hướng dẫn và tổ chức hoạt động trí tuệ cho học sinh sao cho học 20