Luận án Tiến sĩ Khoa học Giáo dục: Dạy học Toán cho học sinh trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh theo định hướng bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:250

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của Luận án nhằm đưa ra và làm rõ khái niệm Năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức thông qua các năng lực thành tố và các HĐTT trong dạy học Toán cho HS THPT; Tìm hiểu thực trạng và nhu cầu của việc bồi dưỡng NLKP và CLTT trong dạy học Toán cho HS THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh. Xây dựng và kiểm tra tính khả thi của các BPSP áp dụng trong DH Toán cho hệ THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh nhằm bồi dưỡng NL này cho các em. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học Giáo dục: Dạy học Toán cho học sinh trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh theo định hướng bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN TRẦN LÂM DẠY HỌC TOÁN CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN LÍ, HÓA, SINH THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC KHÁM PHÁ VÀ CHIẾM LĨNH TRI THỨC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN - 2019
i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN TRẦN LÂM DẠY HỌC TOÁN CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN LÍ, HÓA, SINH THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC KHÁM PHÁ VÀ CHIẾM LĨNH TRI THỨC Chuyên ngành: LL & PPDH bộ môn Toán Mã số: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Nguyễn Văn Thuận 2. GS. TS. Đào Tam NGHỆ AN- 2019
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi với sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Thuận và GS. TS. Đào Tam. Các số liệu trong Luận án là trung thực. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những kết quả nghiên cứu trong Luận án này. Nghệ An, ngày tháng năm 2019 Tác giả Luận án Nguyễn Trần Lâm
ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Văn Thuận, GS. TS. Đào Tam, đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành Luận án này; Việc hoàn thành Luận án sẽ gặp nhiều khó khăn hơn nếu không được sự tạo điều kiện của Lãnh đạo các cơ quan công tác, cơ quan chủ quản; Tổ chuyên môn Toán – Tin, Tổ chuyên môn Lí, Hóa, Sinh Trường THPT Chuyên Đại học Vinh; Tổ Bộ môn Phương pháp dạy học Bộ môn Toán Viện Sư Phạm Tự nhiên Trường Đại học Vinh; bạn bè, đồng nghiệp; các em học sinh trường THPT Chuyên Đại học Vinh, các trường THPT chuyên khác trên địa bàn ba tỉnh Nghệ An, tỉnh Hà Tĩnh và tỉnh Thanh Hóa. Tôi xin trân trọng cảm ơn tất cả những tấm lòng đó. Đặc biệt Gia đình, Người thân luôn đồng hành, động viên, là điểm tựa vững chắc khuyến khích tôi trong quá trình học tập và hoàn thành Luận án. Nghệ An, ngày tháng năm 2019 Tác giả Luận án Nguyễn Trần Lâm
iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................... i LỜI CÁM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... viii DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ x DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ .............................................................................. xiii MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ..................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 4 3. Giả thuyết khoa học ............................................................................................... 4 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................. 4 5. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 5 6. Những đóng góp của Luận án và ý nghĩa của đề tài .............................................. 5 7. Những nội dung đưa ra bảo vệ ............................................................................... 6 8. Cấu trúc của Luận án .............................................................................................. 6 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN .................................................... 7 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu ............................................................................. 7 1.1.1. Năng lực ........................................................................................................... 7 1.1.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới ......................................................................... 7 1.1.1.2. Các nghiên cứu ở trong nước ........................................................................ 9 1.1.2. Các nghiên cứu về “khám phá”, “chiếm lĩnh” tri thức .................................... 11 1.1.3. Quan điểm về dạy học theo định hướng phát triển năng lực ........................... 12 1.1.3.1. Trên thế giới .................................................................................................. 12 1.1.3.2. Ở trong nước ................................................................................................. 14 1.2. Năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức .......................................................... 15 1.2.1. Hoạt động, hoạt động nhận thức ...................................................................... 15
iv 1.2.1.1. Hoạt động ...................................................................................................... 15 1.2.1.2. Hoạt động nhận thức ..................................................................................... 16 1.2.2. Hoạt động khám phá và chiếm lĩnh tri thức ..................................................... 20 1.2.3. Vai trò, ý nghĩa của việc tổ chức các HĐ khám phá và chiếm lĩnh tri thức cho học sinh trong trong dạy học Toán ............................................................................. 26 1.2.4. Khái niệm năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức ...................................... 28 1.3. Biểu hiện và các năng lực thành tố, các HĐ tương thích của năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức của người học trong dạy học Toán ......................................... 29 1.3.1. NLTT1: NL trải nghiệm, khám phá tình huống, phát hiện vấn đề, phát hiện mâu thuẫn xuất hiện trong TH, VĐ ............................................................................ 32 1.3.2. NLTT2: NL quan sát, trực giác vấn đề, xây dựng và thực hiện việc xem xét, giải quyết VĐ theo logic hợp lí chung cho các vấn đề cùng loại .............................. 34 1.3.3. NLTT3: NL dự đoán và suy luận có lí, liên tưởng và huy động kiến thức, thực hiện các thao tác tư duy trong quá trình chiếm lĩnh tri thức ...................................... 38 1.3.4. NLTT4: Năng lực sử dụng ngôn ngữ trong giao tiếp Toán học ....................... 40 1.3.5. NLTT5: Năng lực mô hình hóa Toán học các vấn đề thực tiễn ....................... 42 1.3.6. NLTT6: Năng lực phản biện và sáng tạo ......................................................... 44 1.4. Cấp độ của năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức trong dạy học Toán ở trường phổ thông ........................................................................................................ 47 1.5. Đặc điểm chính của học sinh THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh ................................. 49 1.5.1. Đặc điểm của sự phát triển trí tuệ ở HS trung học phổ thông .......................... 49 1.5.2. Đặc điểm của HS trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh ......................... 50 1.6. Quan điểm dạy học toán cho HS THPT chuyên theo định hướng phát triển năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức ........................................................................... 51 1.7. Thực trạng của việc bồi dưỡng cho học sinh năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức trong dạy học môn Toán ở trường THPT chuyên ......................................... 53 1.8. Kết luận Chương 1 .............................................................................................. 60 Chương 2. MỘT SỐ BIỆN PHÁP SƯ PHẠM GÓP PHẦN BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC KHÁM PHÁ VÀ CHIẾM LĨNH TRI THỨC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN ............................................................................... 62
v 2.1. Định hướng xây dựng .......................................................................................... 62 2.1.1. Đảm bảo sự phù hợp với mục tiêu, nội dung và chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình môn Toán .............................................................................................. 62 2.1.2. Quán triệt quan điểm HĐ trong hình thành và phát triển NL khám phá và chiếm lĩnh tri thức ...................................................................................................... 62 2.1.3. Xây dựng môi trường học tập hợp tác tích cực, trong đó HS là trung tâm, luôn được khuyến khích trải nghiệm - trao đổi - thảo luận - tìm tòi - khám phá và chiếm lĩnh tri thức ...................................................................................................... 63 2.1.4. Chú trọng giúp HS tạo mối liên hệ giữa các nội dung Toán học, chú trọng liên hệ giữa Toán học và các môn Khoa học tư nhiên góp phần chiếm lĩnh tri thức, liên hệ vận dụng với thực tiễn, phát hiện và phát triển các ý tưởng mới trong quá trình dạy học ............................................................................................................... 63 2.2. Các biện pháp sư phạm ....................................................................................... 64 2.2.1. Biện pháp 1: Tạo cơ hội cho học sinh luyện tập các hoạt động tương thích với các năng lực thành tố của năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức thông qua cài đặt vào các tình huống dạy học khám phá, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ........ 64 2.2.2. Biện pháp 2: Tăng cường các HĐ sử dụng PTTQ, các công cụ dạy học, các hoạt động liên quan đến khám phá bản chất vấn đề để HS rèn luyện khả năng quan sát và chủ động, hứng thú trọng việc chiếm lĩnh tri thức............................................ 74 2.2.3. Biện pháp 3: Tổ chức hoạt động dạy học theo hướng tích hợp và phân hóa, chú trọng bài toán dạng mô hình hóa toán học các vấn đề thực tiễn và các chủ đề học tập theo định hướng STEM ............................................................................................... 79 2.2.4. Biện pháp 4: Tổ chức cho học sinh luyện tập các thao tác tư duy và một số hoạt động trí tuệ khác để rèn luyện khả năng khám phá, xác định bản chất vấn đề theo lôgic các bước giải quyết vấn đề cũng như mở rộng vấn đề ............................... 98 2.2.5. Biện pháp 5: Tăng cường các hoạt động tạo cơ hội cho học sinh tranh luận, học tập cá nhân, các hoạt động phát hiện và sửa chữa các sai lầm, nhằm chiếm lĩnh tri thức và rèn luyện tư duy phản biện ........................................................................ 106
vi 2.2.6. Biện pháp 6: Tổ chức cho HS các HĐ phân tích, xác định mối quan hệ, các HĐ chuyển đổi ngôn ngữ dưới góc nhìn khác nhau, chú trọng tương tác trong giao tiếp TH, nhằm làm phong phú cách diễn đạt và tăng cơ hội GQVĐ, góp phần rèn luyện TD phản biện và sáng tạo ............................................................................................ 3 2.3. Kết luận chương 2 ............................................................................................... 125 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ............................................................... 127 3.1. Mục đích thực nghiệm ........................................................................................ 127 3.2. Nội dung thực nghiệm ......................................................................................... 127 3.3. Tổ chức thực nghiệm ........................................................................................... 127 3.4. Đánh giá định tính theo quá trình thực nghiệm .................................................. 128 3.5. Đánh giá qua bài kiểm tra ................................................................................... 131 3.5.1. Nội dung đề kiểm tra ........................................................................................ 131 3.5.2. Đánh giá định tính đề kiểm tra ......................................................................... 137 3.5.2.1 Đánh giá nội dung đề kiểm tra ....................................................................... 137 3.5.2.2. Đánh giá định tính kết quả bài kiểm tra ........................................................ 145 3.5.3. Đánh giá định lượng kết quả bài kiểm tra ........................................................ 146 3.6. Kết luận chung về thực nghiệm .......................................................................... 153 KẾT LUẬN ................................................................................................................. 154 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ ....................... 156 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 157 PHẦN PHỤ LỤC ....................................................................................................... 173 4.1. Phụ lục 1: Một số chủ đề, cách tổ chức quá trình dạy học góp phần bồi dưỡng NLKP và CLTT .......................................................................................................... 173 4.1.1. Chủ đề 1: Dạy chủ đề thể tích khối đa diện theo hướng tăng cường các HĐ
vii trải nghiệm nhằm bồi dưỡng NL khám phá và chiếm lĩnh tri thức cho HS ................ 173 4.1.2. Chủ đề 2: Dạy học định lí 3 bài Hàm số liên tục, SGK Đại số và giải tích 11 theo hướng bồi dưỡng HS giỏi Toán .......................................................................... 182 4.1.3. Chủ đề 3: Dạy học chủ đề tọa độ theo hướng rèn luyện NL khám phá và chiếm lĩnh tri thức ...................................................................................................... 189 4.1.4. Chủ đề 4: Tổ chức dạy học theo dự án nội dung kiến thức “Hệ thức lượng trong tam giác” trong dạy học Hình học lớp 10 trung học phổ thông ....................... 195 4.1.5. Chủ đề 5: Dạy học chủ đề đạo hàm theo mối quan hệ liên môn với Vật lí cho HS hệ chuyên Lí .................................................................................................. 207 4.2. Phụ lục 2: Phiếu xin ý kiến .................................................................................. 212
viii DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT STT Chữ viêt tắt Đọc là 1 BT Bài toán 2 DĐ Dự đoán 3 ĐC Đối chứng 4 ĐL Định lí 5 GQVĐ Giải quyết vấn đề 6 GV Giáo viên 7 HĐ Hoạt động 8 HĐNT Hoạt động nhận thức 9 HS Học sinh 10 HT Học tập 11 KP & CLTT Khám phá và chiếm lĩnh tri thức 12 MHH Mô hình hóa 13 MHHTH Mô hình hóa Toán học 14 NL Năng lực 15 NLKP và CLTT Năng lực Khám phá và chiếm lĩnh tri thức 16 NLTT Năng lực thành tố 17 NT Nhận thức 18 PP Phương pháp 19 PPDH Phương pháp dạy học 20 PTTQ Phương tiện trực quan 21 QT Quá trình 22 THH Toán học hóa 23 TD Tư duy 24 TN Thực nghiệm 25 THPT Trung học phổ thông 26 VĐ Vấn đề
ix DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ Trang Bảng 1.1. Thống kê về tỉ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ người học thông qua kênh tiếp nhận lời nói – hình ảnh - hoạt động ........................................ 27 Bảng 1.2. Thống kê về tỉ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ người học thông qua mức độ tham gia của HS ........................................................................ 27 Bảng 2.1. Mô tả Ví dụ 2.1 ........................................................................................ 67 Bảng 2.2. Tổ chức hoạt động tương thích cho Ví dụ 2.3 ......................................... 70 Bảng 2.3. Bảng giá trị tương ứng giữa t và vtb .................................................... 101 Bảng 3.1. Bảng thống kê kết quả bài kiểm tra số I đợt TN thứ nhất ....................... 146 Bảng 3.2. ................................................................................................................. 147 Bảng 3.3. Bảng thống kê kết quả bài kiểm tra số II đợt TN thứ nhất ...................... 148 Bảng 3.4. ................................................................................................................. 149 Bảng 3.5. Bảng thống kê kết quả bài kiểm tra số I đợt TN thứ hai ......................... 150 Bảng 3.6. ................................................................................................................. 151 Bảng 3.7. Bảng thống kê kết quả bài kiểm tra số II đợt TN thứ hai ........................ 152 Bảng 3.8. ................................................................................................................. 153 Biểu đồ 3.1. Tỉ lệ kết quả bài kiểm tra số I, đợt TN thứ nhất ................................... 147 Biểu đồ 3.2. Tỉ lệ kết quả bài kiểm tra số II, đợt TN thứ nhất.................................. 148 Biểu đồ 3.3. Tỉ lệ kết quả bài kiểm tra số I, đợt TN thứ hai ..................................... 150 Biểu đồ 3.4. Tỉ lệ kết quả bài kiểm tra số II, đợt TN thứ hai .................................... 152
x DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Cấu trúc năng lực hành động .................................................................... 9 Hình 1.2. Bản đồ Königsberg thời Euler, mô tả vị trí thực của bảy cây cầu và sông Pregel ......................................................................................................... 18 Hình 1.3. Mô hình minh họa cho Bảy cầu ở Königsberg .......................................... 18 Hình 1.4. Các lực kế tác động lên quả cầu đang nằm yên trên bàn các lực có độ lớn bằng nhau và ngược hướng ....................................................................... 24 Hình 1.5. Các lực kế tác động lên quả cầu đang nằm yên trên bàn các lực có độ lớn bằng nhau và góc giữa hai lực bất kì là 1200 ............................................ 25 Hình 1.6. Mô tả cho Ví dụ 1.2 ................................................................................... 25 Hình 1.7. Mô tả cho Ví dụ 1.2 ................................................................................... 26 Hình 1.8. Mô tả Ví dụ 1.3 .......................................................................................... 33 Hình 1.9. Minh họa vùng phát triển gần nhất ............................................................ 39 Hình 1.10. Mô tả Ví dụ 1.6 .......................................................................................... 39 Hình 1.11. Mô tả Ví dụ 1.7 .......................................................................................... 41 Hình 1.12. Mô tả Ví dụ 1.9 .......................................................................................... 44 Hình 1.13. Mô tả Ví dụ 1.11 ........................................................................................ 49 Hình 2.1. Phân loại và cấu trúc PPDH ...................................................................... 64 Hình 2.2. Mô tả Ví dụ 2.2 .......................................................................................... 68 Hình 2.3. Mô tả Ví dụ 2.2 .......................................................................................... 68 Hình 2.4. Mô tả Ví dụ 2.3 .......................................................................................... 71 Hình 2.5. Mô tả Ví dụ 2.4 .......................................................................................... 74 Hình 2.6. Mô tả đa giác đều nội tiếp trong đường tròn ............................................. 75 Hình 2.7. Minh họa một số vị trí quan trọng khi di chuyển gương ........................... 76 Hình 2.8. Mô tả Ví dụ 2.7 .......................................................................................... 77 Hình 2.9. Mô tả Ví dụ 2.7 .......................................................................................... 78 Hình 2.10. Giáo dục STEM......................................................................................... 80 Hình 2.11. Mô tả Ví dụ 2.9 ........................................................................................ 84
xi Hình 2.12. Mô tả Ví dụ 2.11 ....................................................................................... 86 Hình 2.13. Mô tả Ví dụ 2.12 ........................................................................................ 86 Hình 2.14. Mô tả Ví dụ 2.12 ....................................................................................... 87 Hình 2.15. Các bước dạy học STEM ........................................................................... 88 Hình 2.16. Building models to understand and mitigate brain injury......................... 89 Hình 2.17. HS trường THPT Chuyên Đại học Vinh trong lớp học STEM................. 89 Hình 2.18. Mô hình SVĐ mới có tên là Stadio della Roma .............................................. 90 Hình 2.19. Một bài giải của học sinh cho Ví dụ 2.14 ................................................ 91 Hình 2.20. Mô tả Ví dụ 2.15 ........................................................................................ 92 Hình 2.21. Mô tả Ví dụ 2.16 ........................................................................................ 93 Hình 2.22. Mô tả Ví dụ 2.17 ....................................................................................... 93 Hình 2.23. Mô tả Ví dụ 2.17 ........................................................................................ 93 Hình 2.24. Mô hình phân tử Mêtan ............................................................................. 94 Hình 2.25. Các con đường dạy học định lí ....................................................................... 102 Hình 2.26. Bảng phụ về đồ thị một số hàm số y = f(x) ............................................... 103 Hình 2.27. Mô tả Ví dụ 2.23 ........................................................................................ 107 Hình 2.28. Mô tả Ví dụ 2.24. ..................................................................................... 110 Hình 2.29. Quan hện giữa Tư duy độc lập, tư duy tích cực và tư duy sáng tạo ......... 115 Hình 2.30. Chu trình của tư duy sáng tạo ................................................................... 115 Hình 2.31. Minh họa Ví dụ 2.27 ................................................................................. 117 Hình 2.32. Minh họa Ví dụ 2.28 ................................................................................. 121 Hình 2.33. Minh họa Ví dụ 2.29 .................................................................................. 121 Hình 2.34. Minh họa Ví dụ 2.29 ................................................................................ 122 Hình 2.35. Minh họa Ví dụ 2.29. ............................................................................... 122 Hình 2.36. Minh họa Ví dụ 2.30. ............................................................................... 123 Hình 2.37. Minh họa Ví dụ 2.30 ................................................................................. 123 Hình 2.38. Minh họa Ví dụ 2.31. ................................................................................ 124 Hình 3.1. Bài giải của HS chuyên Lí ......................................................................... 129 Hình 3.2. Bài trình bày của HS ở Câu 9, đề kiểm tra số I, đợt TN thứ hai ................. 130
xii Hình 3.3. HS ở lớp TN trình bày về dự án của nhóm ............................................... 130 Hình 3.4. Minh họa Câu 6 ......................................................................................... 132 Hình 3.5. Minh họa Câu 8 ......................................................................................... 133 Hình 3.6. Minh họa Câu 9 ......................................................................................... 134 Hình 3.7. Minh họa Câu 9 ........................................................................................ 135 Hình 3.8. Minh họa Câu 6 ......................................................................................... 138 Hình 3.9. Minh họa Câu 7 ......................................................................................... 138 Hình 3.10. Minh họa Câu 8 ......................................................................................... 138 Hình 3.11. Minh họa Câu 9 ......................................................................................... 138 Hình 3.12. Minh họa Câu 7 ......................................................................................... 139
xiii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1.1. Các thành phần của năng lực theo Trần Luận ......................................... 10 Sơ đồ 1.2. Cấu trúc vĩ mô Hoạt động ...................................................................... 16 Sơ đồ 1.3. Các dạng HĐ chủ yếu của HĐNT .......................................................... 17 Sơ đồ 1.4. Mô tả người học đạt tri thức mới bởi chu trình NT................................. 22 Sơ đồ 1.5. Vai trò trọng tâm của dự đoán Trong HĐ trí tuệ trong giải Toán .......... 23 Sơ đồ 1.6. Mô tả cấu trúc năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức ...................... 31 Sơ đồ 1.7. Chu trình HĐ trải nghiệm của HS .......................................................... 32 Sơ đồ 1.8. Mô tả Ví dụ 1.4 ........................................................................................ 36 Sơ đồ 1.9. Cấu trúc Chương 1 .................................................................................. 61 Sơ đồ 2.1. Giải quyết vấn đề .................................................................................... 69 Sơ đồ 2.2. Mô tả một cách dạy khái niệm. ............................................................... 74 Sơ đồ 2.3. Qui trình Mô hình hóa trong dạy học Toán ............................................. 81 Sơ đồ 2.4. Cơ chế điều chỉnh quá trình Mô hình hóa ............................................... 82 Sơ đồ 2.5. Sơ đồ dự án “Hình thành kiến thức”....................................................... 82 Sơ đồ 2.6. Dự án “Vận dụng kiến thức đã học” ....................................................... 83 Sơ đồ 2.7. Các bước tổ chức HĐ MHH (Theo Nguyễn Danh Nam) ........................ 90 Sơ đồ 2.8. Một mô tả về Tư duy ............................................................................... 98 Sơ đồ 2.9. Dạng khái quát hóa thường gặp ............................................................... 105 Sơ đồ 2.10. Cấu trúc Chương 2 của Luận án ............................................................. 126 Sơ đồ 3.1. Cấu trúc Luận án ..................................................................................... 155
1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài 1.1. Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, sự tăng trưởng về khối lượng và chất lượng của tri thức nhân loại, hơn bao giờ hết, hệ thống GD của các quốc gia trên thế giới đang đứng trước những thách thức và yêu cầu cần thiết thực, tích cực đổi mới sao cho phù hợp với xu thế thời đại. Môi trường học tập của thế kỉ XXI đang định hướng dựa trên công nghệ, có tính mở và linh hoạt. Khoảng cách giữa lí thuyết và thực hành ngày một tăng, do đó nhiệm vụ của GD - ĐT là phải tạo ra những người thực hành năng động. Cùng với định hướng hành động, định hướng phát triển NL ra đời đã cho phép thực hiện nhiệm vụ quan trọng này. Tiếp cận theo định hướng phát triển NL chính là để chuẩn bị trực tiếp cho người học bước vào cuộc sống thực tiễn ngay khi họ còn đang trên ghế nhà trường. NL gắn liền với khả năng thích ứng, khả năng hành động một cách hiệu quả trong nhiều tình huống khác nhau với các mức độ phức tạp khác nhau trên cơ sở khuyến khích tính chủ động của họ. Thêm nữa, thế giới lao động biến đổi và đòi hỏi hệ thống giáo dục, đào tạo phải đào tạo được những người lao động tương lai có khả năng thích ứng với nhiều vị trí và cơ cấu nghiệp vụ khác nhau. Về mặt này, phát triển NL là phù hợp vì nó cho phép người học hành động tốt trong nhiều nhóm tình huống khác nhau. Tiếp cận theo NL cho phép thu hẹp khoảng cách giữa kiến thức học ở nhà trường và cuộc sống thực tiễn. Các dự án phát triển giáo dục ở nước ta hiện nay đang đổi mới theo hướng này. 1.2. Có nhiều công trình nghiên cứu về NL, NL trong dạy học Toán được quan tâm cả trong và ngoài nước. Ở nước ngoài có A.N. Cônmôgôrôp (dẫn theo [137]), V.A. Cruchetxki [31]; Trong nước có Tôn Thân [134]; Trần Đình Châu [17]; Trần Luận [86]; Nguyễn Thị Hương Trang [145]; Nguyễn Văn Thuận [137]; … Các nghiên cứu này đã tạo nên bức tranh nhiều màu sắc về năng lực nói chung và năng lực Toán học nói riêng. Nguyễn Hữu Hậu [62] đã đặt ra vấn đề nghiên cứu HĐ chiếm lĩnh tri thức trong nội dung dạy học Đại số và Giải tích, Lê Võ Bình [9] đã quan tâm đến dạy học hình học các lớp cuối cấp THCS theo định hướng bước đầu tiếp cận phương pháp khám phá, .... Tuy nhiên hiện nay có thể nói VĐ bồi dưỡng NLKP và CLTT trong dạy học Toán, đặc biệt là hệ THPT chuyên chưa được quan tâm, nghiên cứu một cách đầy
2 đủ. Cụ thể chưa có công trình nghiên cứu về VĐ dạy học Toán cho HS THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh theo hướng bồi dưỡng NLKP và CLTT. 1.3. Chúng tôi chọn bồi dưỡng NLKP và CLTT cho đối tượng học sinh THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh làm minh họa cho đề tài vì những lí do sau đây: Đổi mới nội dung, chương trình ở trường PT đang có nhiều VĐ phát sinh, những yêu cầu mới trong hoàn cảnh mới. Tuy nhiên, xét thực trạng dạy học ở trường PT hiện nay, tác giả Nguyễn Cảnh Toàn viết: “... Kiến thức, tư duy, tính cách con người chính là mục tiêu của giáo dục. Thế nhưng, hiện nay trong nhà trường, tư duy và tính cách bị chìm đi trong kiến thức...” [141, tr.7], tính chủ động trong việc chiếm lĩnh nội dung kiến thức của môn học không được khai thác triệt để, vai trò trọng tâm của người học vẫn chưa được phát huy hiệu quả nhất. Thêm nữa, cơ sở Lí luận dạy học đều chỉ ra rằng “Tri thức không phải là cái dễ dàng cho không” [76, tr. 127]. Để dạy cho HS một tri thức nào đó, GV thường không thể trao ngay cho các em điều mà họ muốn dạy; giải pháp tốt nhất thường là cài đặt vào những tình huống thích hợp để HS tự giác, tích cực, trải nghiệm và sáng tạo để chiếm lĩnh và lĩnh hội tri thức đó. Khảo sát thực tiễn cho thấy, HS THPT chuyên nói chung và hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh nói riêng thường thích tự tìm tòi, khám phá, trải nghiệm, sáng tạo; các em thấy hứng thú với kết quả mà tự mình chiếm lĩnh được. Đồng thời, HS ở các hệ chuyên này cũng có những khả năng và động lực nhất định để học tốt môn Toán ở trường PT khi kiến thức của môn Toán là công cụ để các em học tốt các môn chuyên của mình. Hơn nữa việc thể hiện qua các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh sẽ không quá chú trọng vào việc đi sâu nghiên cứu những nội dung kiến thức Toán học đặc thù của hệ chuyên Toán, mà chú ý nhiều đến khả năng học tập môn Toán chủ động, thích tìm tòi, sáng tạo, tự giác của học sinh hệ chuyên nói chung và chuyên Lí, Hóa, Sinh nói riêng; từ đó có những khám phá, chiếm lĩnh nội dung kiến thức môn học một cách hiệu quả và góp phần bồi dưỡng NLKP và CLTT cho HS, một trong những năng lực rất cần thiết trong xã hội hiện đại ngày nay. 1.4. Quan điểm DH hình thành và phát triển NL trong DH Toán học cho HS thông qua HĐ và bằng HĐ đã được nhiều nhà giáo dục Toán học khẳng định. Đổi mới PPDH theo hướng lấy HS làm trung tâm đã được triển khai, thực hiện nhiều hơn ở các nhà trường. Tuy nhiên, mặc dù đã có cải tiến đôi chút về biện pháp, kĩ thuật
3 DH và phương tiện DH nhưng vẫn chưa thay đổi bản chất của DH lấy GV làm trung tâm [13, tr.127]. Khảo sát qua phiếu hỏi, dự các giờ dạy Toán ở THPT, đặc biệt ở các lớp 10, lớp 11, với vị trí quan trọng là các lớp đầu và giữa cấp học, nghiên cứu vở ghi, bài kiểm tra môn Toán, cho thấy HS còn gặp nhiều khó khăn khi tham gia các HĐ KP, trải nghiệm môn học, cũng như các HĐ về liên môn, MHH. Các em cũng gặp khó khăn trong việc tự mình trình bày các nội dung Toán học và liên môn đó. Khả năng mày mò, trải nghiệm liên môn và MHH của HS còn nhiều hạn chế. HS quen sử dụng các bài thuần túy Toán học, mang tính hàn lâm và lúng túng khi làm việc với các BT chứa yếu tố trải nghiệm, khám phá, liên môn và sáng tạo, nên gặp khó khăn khi học tập, tìm kiếm các giải pháp Toán học trong học tập và thực tiễn. Một cách trực giác, thuật ngữ “khám phá và chiếm lĩnh” ít nhiều nói lên trạng thái có tính hứng thú, thích mày mò, trải nghiệm, có nỗ lực cao, mang phong cách chủ động, sáng tạo trong quá trình tiếp cận và làm chủ tri thức của người học. Hơn nữa, thực tế trong đào tạo, bồi dưỡng GV hiện nay cũng chưa chú trọng nhiều đến KP và CL, MHHTH, trải nghiệm trong DH Toán ở PT, chưa có nghiên cứu một cách hệ thống về KP và CLTT trong DH. Điều này dẫn đến một thực tế là, khi học Toán, HS thiếu chủ động, không tự tin, thiếu môi trường và động lực học tập. HS thiếu sự linh hoạt trong vận dụng Toán học vào GQ các vấn đề thực tiễn cuộc sống đặt ra. Việc xây dựng và tổ chức được các tình huống học tập để HS KP và CLTT không chỉ là tiền đề kích thích mà còn góp phần làm rõ thêm định hướng đổi mới DH phát triển NL, nâng cao trách nhiệm và tính tích cực, chủ động của người học trong xây dựng sự hiểu biết Toán học, tạo dựng nên vốn tri thức vững chắc, góp phần khẳng định thêm ý nghĩa của Toán học trong việc GQ, kết nối với các VĐ thực tiễn. Trong bối cảnh đổi mới giáo dục Toán học PT, việc nghiên cứu xây dựng các biện pháp bồi dưỡng NLKP và CLTT cho HS trong DH Toán càng trở nên cần thiết, góp phần hình thành, phát triển NL và phẩm chất cho người học. Những cơ sở lí luận và thực tiễn nói trên đã đặt ra yêu cầu và tạo điều kiện cho việc nghiên cứu NL KP và CLTT trên bình diện đưa ra quan niệm, đề xuất các biện pháp sư phạm, để bồi dưỡng năng lực này trong dạy học Toán ở THPT, THPT chuyên nói chung và cho HS THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh nói riêng, qua đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học Toán ở trường THPT chuyên, phát triển năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức của HS. Vì tất cả các lí do trên chúng tôi đã lựa chọn: “Dạy
4 học Toán cho học sinh trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh theo định hướng bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri” làm đề tài nghiên cứu. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu của chúng tôi có các mục đích sau: 2.1. Đưa ra và làm rõ khái niệm Năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức thông qua các năng lực thành tố và các HĐTT trong dạy học Toán cho HS THPT; 2.2. Tìm hiểu thực trạng và nhu cầu của việc bồi dưỡng NLKP và CLTT trong dạy học Toán cho HS THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh. 2.3. Xây dựng và kiểm tra tính khả thi của các biện pháp sư phạm áp dụng trong dạy học Toán cho hệ THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh nhằm bồi dưỡng năng lực này cho các em. 3. Giả thuyết khoa học Trên cơ sở nghiên cứu xác định được các NLTT của NLPK và CLTT cũng như các HĐ tương thích với các NLTT đó, chúng tôi cho rằng nếu đề xuất được các biện pháp và sử dụng chúng để luyện tập các HĐ đã đưa ra cho HS THPT các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh thì có thể góp phần bồi dưỡng NL KP và CLTT cho học sinh, đồng thời nâng cao hiệu quả dạy học môn Toán ở trường THPT chuyên. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Luận án sẽ lần lượt trả lời các câu hỏi sau đây: Câu hỏi số 1: Các quan điểm của các nhà giáo dục trên thế giới về VĐ nghiên cứu như thế nào? Vì sao dẫn tới vấn đề nghiên cứu của Luận án? Câu hỏi số 2: Quan điểm HĐ, HĐ NT như thế nào? Quan điểm của Luận án về HĐ KP và CLTT, NL KP và CLTT như thế nào? Các HĐ tương thích của các NL thành tố và các cấp độ của NL này biểu hiện ra sao? Câu hỏi số 3: Những đặc điểm của HS THPT chuyên ở các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh và quan điểm của Luận án trong DH Toán cho hệ THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh học như thế nào sẽ phù hợp cho các em để góp phần cho việc bồi dưỡng NL NLKP và CLTT? Câu hỏi số 4: Thực trạng của việc bồi dưỡng NLKP và CLTT trong dạy học Toán cho HS THPT các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh như thế nào, nguyên nhân của các thực trạng đó? Trong dạy học Toán, để bồi dưỡng NL KP & CL tri thức cho các đối tượng này cần có định hướng gì, các biện pháp như thế nào?
5 Câu hỏi số 5: HS THPT các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh khi học các nội dung Toán học theo những biện pháp đã xây dựng, NL khám phá và chiếm lĩnh tri thức của các em được bồi dưỡng như thế nào? Kết quả thực nghiệm sư phạm ra sao? 5. Phương pháp nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu các văn bản chỉ đạo: Văn kiện của Đảng, Nhà nước, các chủ trương và chính sách của Bộ Giáo dục và Đào tạo có liên quan đến nhiệm vụ dạy học Toán ở THPT nói chung và THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh nói riêng. - Nghiên cứu các tài liệu triết học, tâm lí học, giáo dục học và lí luận dạy học bộ môn Toán có liên quan đến đề tài. - Phân tích chương trình, SGK, sách bài tập, sách GV môn Toán trường THPT nói chung và chuyên Lí, Hóa, Sinh nói riêng ở Việt Nam và ở một số nước khác. 5.2. Nghiên cứu thực tiễn Quan sát: Dự giờ, quan sát và ghi chép những biểu hiện của GV, HS (về nhận thức, thái độ, hành vi) trong HĐ dạy và học (trước và trong khi thực nghiệm). Phiếu điều tra: Thông qua hệ thống câu hỏi trong phiếu điều tra gửi tới các GV, HS THPT hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh để thống kê, tổng hợp và phân tích. 5.3. Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức TN sư phạm cho HS THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của đề tài. 6. Những đóng góp của Luận án và ý nghĩa của đề tài 6.1. Về mặt lí luận 6.1.1. Trên cơ sở phân tích đặc trưng của HĐ, HĐNT, xem xét tổng quan VĐ nghiên cứu, chúng tôi đã đưa ra nội hàm khái niệm HĐ KP và CLTT, NL KP và CLTT cùng các các năng lực thành tố, và các mức độ của NL này trong dạy học Toán cho HS THPT chuyên nói riêng và cho HS THPT nói chung. 6.1.2. Đã đưa ra những định hướng và đã xây dựng được một số BPSP bồi dưỡng cho HS NL KP và CLTT thông qua dạy học Toán cho HS THPT các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh. Không chỉ dừng lại ở việc đề xuất mà còn hiện thực hoá việc thực hiện các định hướng theo hướng tích cực hoá HĐ của HS, đó là quan tâm đến việc chú