Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng môi trường học tập nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:240

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án là nghiên cứu các đặc điểm và nội dung của thống kê, các quan điểm, nguyên tắc, vị trí và vai trò của dạy học toán nói chung, dạy học thống kê nói riêng trong Chương trình Giáo dục phổ thông, làm rõ sự cần thiết của kỹ năng suy luận thống kê và đổi mới môi trường học tập nội dung thống kê; từ đó xây dựng môi trường học tập nội dung này nhằm rèn luyện cho học sinh kỹ năng suy luận thống kê trong quá trình dạy học ở trường THPT.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng môi trường học tập nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH --------------- HOÀNG LÊ MINH XÂY DỰNG MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP NỘI DUNG THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SUY LUẬN THỐNG KÊ CHO HỌC SINH LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN, 2023
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH --------------- HOÀNG LÊ MINH XÂY DỰNG MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP NỘI DUNG THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SUY LUẬN THỐNG KÊ CHO HỌC SINH Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Toán Mã số: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Chiến Thắng GS.TS. Nguyễn Văn Quảng NGHỆ AN, 2023
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận án “Xây dựng môi trường học tập nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh” là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các số liệu nêu trong luận án là hoàn toàn trung thực và không trùng lặp được công bố trong bất kỳ công trình nào khác trước đó. Vinh, tháng 04 năm 2023 Tác giả luận án Hoàng Lê Minh i
LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn và bày tỏ lòng kính trọng tới PGS. TS. Nguyễn Chiến Thắng, GS.TS. Nguyễn Văn Quảng đã dành nhiều thời gian đồng hành, hướng dẫn và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Đào Tam cùng các thầy cô giáo thuộc chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học Bộ môn Toán, các thầy cô giáo thuộc Khoa Toán học - Trường Sư phạm, Trường Đại học Vinh đã có nhiều nhận xét, góp ý quý báu cho tác giả. Tác giả trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các đơn vị và đồng nghiệp trong trường Đại học Hồng Đức đã quan tâm, tạo điều kiện và động viên tác giả trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Trân trọng cảm ơn gia đình và bạn bè tôi, những người đã luôn bên tôi, tiếp thêm động lực để tôi hoàn thành luận án. Tác giả luận án Hoàng Lê Minh ii
SƠ ĐỒ LOGIC CỦA LUẬN ÁN iii
MỤC LỤC MỞ ĐẦU..................................................................................................................................................1 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ...................................................................................................................1 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ............................................................................................................4 3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ............................................................................................................4 4. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU .......................................................................................5 5. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ............................................................................................................5 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................................................5 7. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN .........................................................................................6 8. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN .........................................................................................................6 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SUY LUẬN THỐNG KÊ CHO HỌC SINH THPT .....................................................................................................7 1.1. Tổng quan những công trình nghiên cứu về dạy học thống kê .....................................................7 1.1.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài .......................................................................................7 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam........................................................................................13 1.2. Đặc trưng tri thức luận của thống kê ...........................................................................................17 1.2.1. Sơ lược lịch sử về thống kê ..................................................................................................17 1.2.2. Mối quan hệ giữa Thống kê và Xác suất ..............................................................................20 1.2.3. Phương pháp chọn mẫu ........................................................................................................25 1.3. Thống kê trong chương trình giáo dục toán Việt Nam ...............................................................37 1.3.1. Nội dung thống kê trong chương trình .................................................................................37 1.3.2. Biểu hiện năng lực toán học của HS THPT qua nội dung thống kê .....................................41 1.4. Kỹ năng suy luận thống kê ..........................................................................................................45 1.4.1. Suy luận................................................................................................................................45 1.4.2. Suy luận thống kê .................................................................................................................46 1.4.3. Mối quan hệ giữa suy luận thống kê với hiểu biết thống kê và tư duy thống kê..................48 1.4.4. So sánh suy luận thống kê và suy luận toán học ..................................................................56 1.4.5. Kỹ năng ................................................................................................................................57 1.4.6. Kỹ năng suy luận thống kê ...................................................................................................57 1.5. Thực trạng dạy và học thống kê ở trường THPT hiện nay..........................................................59 Kết luận Chương 1 .............................................................................................................................65 Chương 2. XÂY DỰNG MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP THEO HƯỚNG RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SUY LUẬN THỐNG KÊ CHO HỌC SINH THPT .......................................................................................67 2.1. Sự cần thiết xây dựng môi trường học tập nhằm rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh .....................................................................................................................................................67 2.2. Môi trường học tập rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê ...........................................................73 2.2.1. Môi trường học tập ...............................................................................................................73 iv
2.2.2. Môi trường học tập rèn luyện kỹ năng SLTK ......................................................................78 2.3. Các biện pháp sư phạm xây dựng môi trường học tập rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh ..............................................................................................................................................90 2.3.1. Biện pháp 1: Tổ chức cho học sinh tìm kiếm, khai thác các dữ liệu thực tế trong cuộc sống hàng ngày vào dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông .....................................90 2.3.2. Biện pháp 2: Lựa chọn và vận dụng các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực phù hợp với việc rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh trong dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông ..........................................................................................................101 2.2.3. Biện pháp 3: Khai thác công nghệ thông tin hỗ trợ dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông nhằm rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh............................120 2.2.4. Biện pháp 4: Sử dụng những phương pháp và công cụ đánh giá kỹ năng suy luận thống kê của học sinh trong quá trình dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông ..............130 Kết luận Chương 2 ...........................................................................................................................140 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .............................................................................................142 3.1. Mục đích và giả thuyết thực nghiệm sư phạm ..........................................................................142 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .........................................................................................142 3.1.2. Giả thuyết thực nghiệm sư phạm .......................................................................................142 3.2. Phương pháp đánh giá ...............................................................................................................142 3.2.1. Kết quả khảo sát GV đối với các biện pháp sư phạm đề xuất ............................................142 3.2.2. Đánh giá định tính ..............................................................................................................144 3.2.3. Đánh giá định lượng ...........................................................................................................144 3.3. Tổ chức thực nghiệm sư phạm ..................................................................................................145 3.3.1. Nội dung thực nghiệm ........................................................................................................145 3.3.2. Triển khai thực nghiệm ......................................................................................................145 3.3.3. Phương thức tiến hành TN .................................................................................................149 3.3.4. Phương pháp đánh giá kết quả TNSP: ...............................................................................150 3.3.5. Giáo án TN sư phạm ..........................................................................................................150 3.4. Xử lý và đánh giá kết quả TN sư phạm.....................................................................................150 3.4.1. Kết quả đánh giá định tính .................................................................................................150 3.4.2. Đánh giá định lượng ...........................................................................................................152 Kết luận Chương 3 ...........................................................................................................................163 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................................................................165 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................................168 v
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên đầy đủ DH Dạy học GV Giáo viên HS Học sinh TN Thực nghiệm ĐC Đối chứng XSTK Xác suất thống kê XS Xác suất SL Suy luận TK Thống kê SLTK Suy luận thống kê THPT Trung học phổ thông THCS Trung học cơ sở DTNT Dân tộc nội trú CNTT Công nghệ thông tin SGK Sách giáo khoa MHH Mô hình hóa ĐG Đánh giá HĐ Hoạt động PP Phương pháp CT Chương trình vi
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG, BIỂU ĐỒ TT Nội dung Trang 1 Bảng 1.1. Bảng các số ngẫu nhiên 28 2 Hình 1.1. Mô tả các khái niệm đo xu thế trung tâm 32 3 Hình 1.2. Mô tả tứ phân vị 34 4 Bảng 1.2. Ước lượng thời gian (tính theo %) cho các mạch nội dung 39 ở từng lớp (không tính chuyên đề học tập) của CT 2018 5 Bảng 1.3. Mạch kiến thức Thống kê và xác suất của CT 2006 và CT 2018 40 6 Bảng 1.4. Biểu hiện các thành phần năng lực toán qua nội dung thống kê 41 7 Hình 1.3. Quan điểm có sự độc lập và giao thoa giữa ba miền 50 8 Hình 1.4. Hiểu biết là nền tảng để phát triển suy luận và tư duy 51 thống kê 9 Bảng 1.5. Chiều cao của 36 học sinh (đơn vị cm) 54 10 Bảng 1.6. Thông tin tình hình chữa bệnh của hai bệnh viện A và B 60 11 Hình 1.5. Những nguyên nhân gây ra khó khăn khi triển khai dạy học 64 nội dung thống kê ở THPT hiện nay 12 Hình 1.6. Đánh giá của GV về các kỹ năng thống kê của HS sau khi 64 học xong THPT 13 Bảng 2.1. Số liệu thu được khi trồng thử nghiệm giống lúa A 70 14 Bảng 2.2. Số liệu thu được khi trồng thử nghiệm giống lúa B 70 15 Hình 2.1. Mô hình hệ thống giáo dục cơ bản 75 16 Hình 2.2. Mô hình tình huống học tập lý tưởng 76 vii
17 Hình 2.3. Môi trường học tập nội dung thống kê 84 18 Bảng 2.3. So sánh sự khác nhau giữa hai mô hình lớp học 88 19 Bảng 2.4. Các dạng bài tập thống kê trong SGK toán hiện hành (2006) 92 20 Bảng 2.5. Số lượng nguyện vọng các tổ hợp bài thi trong 2 năm 99 21 Biểu đồ 2.1. Tỉ lệ nguyện vọng với tổ hợp các bài thi 99 22 Bảng 2.6. Bảng tần số, tần suất thành tích chạy 114 23 Bảng 2.7. Phân bố thời gian học tập môn Toán và Anh văn ở nhà của 125 10 HS 24 Hình 2.4. Sử dụng MS Excel để tính toán các kết quả 125 25 Bảng 2.8. Chất thải điện tử phát sinh ở Việt Nam từ 2002 đến 127 2006 (đơn vị tấn/ năm) 26 Hình 2.5. Kết quả nhập số liệu trong Excel 127 27 Biểu đồ 2.2. Khối lượng trung bình rác thải điện tử từng năm 128 28 Biểu đồ 2.3. Biểu đồ khảo sát thu nhập của sinh viên đại học (tính 129 theo USD) 29 Bảng 2.9. So sánh giữa ĐG kết quả học tập, ĐG vì học tập và ĐG 133 là học tập 30 Bảng 2.10. Mối quan hệ giữa hình thức, phương pháp và công cụ 133 đánh giá 31 Bảng 2.11. Bảng đánh giá các mức độ của biểu hiện của kỹ năng 135 SLTK của HS 32 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát GV Toán đối với các biện pháp sư phạm 143 đề xuất viii
33 Bảng 3.2. Điểm thi đầu vào môn Toán hai lớp TN 10G và ĐC 10E 146 Trường THPT DTNT Thanh Hóa năm học 2020-2021 34 Bảng 3.3. Bảng phân loại kết quả điểm thi đầu vào môn Toán của lớp 147 TN 10G và lớp ĐC 10E (vòng 1) 35 Bảng 3.4. Bảng bố trí lớp TN và lớp ĐC vòng 1 147 36 Bảng 3.5. Điểm thi đầu vào môn Toán hai lớp TN 10A3 và ĐC 10A1 149 Trường THPT Đào Duy Từ - TP Thanh Hóa năm học 2021-2022 37 Bảng 3.6. Bảng phân loại kết quả điểm thi đầu vào môn Toán của lớp 149 TN 10A3 và lớp ĐC 10A1 (vòng 2) 38 Bảng 3.7. Bảng bố trí lớp TN và lớp ĐC vòng 2 149 39 Bảng 3.8. Kết quả đánh giá của HS lớp 10G THPT DTNT năm học 151 2020-2021 sau khi học nội dung thống kê 40 Bảng 3.9. Kết quả đánh giá của HS lớp 10A3 THPT Đào Duy Từ, 152 Thanh Hóa năm học 2021-2022 sau khi học nội dung thống kê 41 Bảng 3.10. Bảng phân tích phổ điểm bài kiểm tra của học sinh HS lớp 153 10E, 10G Trường THPT DTNT Thanh Hóa, năm học 2020-2021. 42 Bảng 3.11. Bảng phân loại kết quả điểm kiểm tra của nhóm TN và 153 nhóm ĐC tại Trường THPT DTNT Thanh hóa, năm học 2020-2021 43 Biểu đồ 3.1. Biểu đồ tần suất biểu diễn phân loại điểm kiểm tra của 153 nhóm TN và nhóm ĐC tại Trường THPT Dân tộc nội trú Thanh hóa, năm học 2020-2021 44 Bảng 3.12. Bảng % số HS đạt điểm xi trở xuống của lớp ĐC và lớp 154 TN tại Trường THPT DTNT Thanh hóa, năm học 2020-2021 ix
45 Hình 3.2. Đường lũy tích biểu diễn kết quả bài kiểm tra của nhóm 155 TN và nhóm ĐC tại Trường THPT Dân tộc nội trú Thanh hóa, năm học 2020-2021 46 Bảng 3.13. Phân tích phổ điểm bài kiểm tra của học sinh lớp 10A1, 10A3 156 47 Bảng 3.14. Phân loại kết quả điểm kiểm tra của nhóm TN và nhóm ĐC 157 tại Trường THPT Đào Duy Từ, Thanh hóa, năm học 2021-2022 48 Biểu đồ 3.3. Biểu đồ tần suất biểu diễn phân loại điểm kiểm tra của 157 nhóm TN và nhóm ĐC tại Trường THPT Đào Duy Từ, Thanh hóa, năm học 2021-2022 49 Bảng 3.15. Phần trăm số HS đạt điểm xi trở xuống của lớp ĐC và lớp 158 TN tại Trường THPT Đào Duy Từ, Thanh hóa, năm học 2021-2022 50 Biểu đồ 3.4. Đường lũy tích biểu diễn kết quả bài kiểm tra nhận 158 thức của nhóm TN và nhóm ĐC tại Trường THPT Đào Duy Từ, Thanh Hóa, năm học 2021-2022 51 Hình 3.5. Một phần bài làm của nhóm 1 – lớp 10G 161 52 Hình 3.6. Phần nhận xét của nhóm 1 – lớp 10G – DTNT Thanh Hóa 161 53 Hình 3.7. Một phần bài làm của nhóm 2 – DTNT Thanh Hóa 162 54 Hình 3.8. Một phần bài làm của HS nhóm 2 – DTNT Thanh Hóa 162 55 Hình 3.9. Một phần bài làm của HS nhóm 2 – DTNT Thanh Hóa 163 x
MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Sự cạnh tranh giữa các quốc gia trên thế giới ngày nay đang diễn ra rất gay gắt, có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng phát triển của mỗi nước như cơ sở hạ tầng; khoa học công nghệ; môi trường pháp lý; môi trường chính trị xã hội ổn định, chất lượng nguồn nhân lực, … thực tế cho thấy yếu tố nguồn nhân lực được xem là yếu tố quyết định, đó là nguồn lực “nội sinh” chi phối quá trình phát triển kinh tế - xã hội với ưu thế nổi bật như không có giới hạn và sẽ là một nguồn lực mạnh mẽ nếu biết bồi dưỡng, khai thác, sử dụng hợp lý. Trong sự cạnh tranh đó đất nước ta luôn xem giáo dục và khoa học công nghệ là trọng tâm trong các chính sách. Nghị quyết số 29 - NQ/TW đã khẳng định “Giáo dục và đào tạo là quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của Đảng, Nhà nước và của toàn dân. Đầu tư cho giáo dục là đầu tư phát triển, được ưu tiên đi trước trong các chương trình, kế hoạch phát triển kinh tế-xã hội”. Ngành giáo dục và đào tạo hiện nay đang tiến hành đổi mới, Nghị quyết số 88/2014/QH13 đã nêu ra yêu cầu đối với nhiệm vụ đổi mới giáo dục: “Đổi mới nội dung giáo dục phổ thông theo hướng tinh giản, hiện đại, thiết thực, phù hợp với lứa tuổi, trình độ và định hướng nghề nghiệp; tăng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tích hợp cao ở các lớp học dưới và phân hóa dần ở các lớp học trên”. Chương trình giáo dục phổ thông môn Toán năm 2018 (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018) đã được các nhà giáo dục toán học Việt Nam xây dựng dựa trên tinh thần “tinh giản, hiện đại và thiết thực” với mong muốn trang bị nền tảng toán học và chú trọng tính ứng dụng vào thực tiễn đời sống của toán. Nội dung “Thống kê và Xác suất” chính là một trong những nội dung của toán học được các nhà giáo dục toán Việt Nam kỳ vọng sẽ góp phần tăng cường tính ứng dụng và giá trị thiết thực của toán học. Ngày nay, Thống kê đã trở thành một công cụ đắc lực trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống, trở thành một ngành khoa học có nhiều ứng dụng rộng khắp trong thực tế. Thống kê đóng vai trò ngày càng quan 1
trọng, thể hiện rõ nét trên nhiều khía cạnh, từ việc được sử dụng là căn cứ để đưa ra các quyết định, các dự báo, là cơ sở để xây dựng hoạch định chính sách, đến các lĩnh vực sản xuất, kinh doanh, các lĩnh vực y tế, giáo dục, an ninh quốc phòng, và nghiên cứu khoa học. Theo sáng kiến của Ủy ban Thống kê Liên Hiệp Quốc, Đại hội đồng Liên Hiệp Quốc đã ra Nghị quyết số 64/267 ngày 3/6/2010 thống nhất chọn ngày Thống kê thế giới là ngày 20/10 hằng năm, với mục đích tôn vinh vai trò của thống kê và nhằm thu hút sự chú ý của công chúng về tầm quan trọng của những dữ liệu thống kê do “Hệ thống thông tin thống kê” toàn cầu (Statistical information system - SIS) cung cấp. Năm 2010 đã có 103 nước tổ chức Ngày Thống kê thế giới. Theo Vũ Hà Văn (2020), Thống kê là một trong những ngành khoa học có ứng dụng nhiều nhất hiện nay với vai trò lớn trong tất cả các nghiên cứu định lượng. Tư duy thống kê là thứ nên trang bị cho toàn xã hội, giúp cho từng cá nhân có cách đánh giá khoa học về các sự kiện diễn ra quanh mình (giaoduc.net.vn). Nhiều nước trên thế giới đã đưa nội dung thống kê vào chương trình giáo dục phổ thông từ cấp tiểu học, trung học cơ sở. Tại Việt Nam chương trình giáo dục môn Toán hiện hành cũng đã đưa vào một phần của thống kê mô tả giảng dạy cho học sinh lớp 7, học kỳ hai chương trình toán lớp 10. Tuy nhiên, chương trình này chỉ mới giới thiệu sơ lược về điều tra thu thập số liệu thống kê qua bảng số liệu thống kê hay qua các biểu đồ cho trước. Các khái niệm tần số, tần suất, phương sai, độ lệch chuẩn được giới thiệu nhiều bài tập để thực hành tính toán, rất ít những yêu cầu đối với học sinh trong việc vận dụng kiến thức vào cuộc sống hàng ngày, bởi không có những yêu cầu vận dụng thống kê giải quyết những vấn đề mà thực tế đòi hỏi. Chương trình trung học phổ thông chỉ mới chú ý đến việc trang bị kiến thức cơ bản về thống kê cho người học mà chưa chú trọng đến việc rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê. Trong khi thế giới hiện tại có rất nhiều vấn đề đòi hỏi con người phải có kỹ năng suy luận thống kê để giải quyết các bài toán thực tiễn. Năng lực phát hiện và kỹ năng giải quyết các vấn đề nảy sinh trong thực tiễn là một đảm bảo sự thành công trong cuộc sống. Khi cuộc sống hiện đại đã 2
yêu cầu nguồn nhân lực cần phải có những kỹ năng thích ứng thì việc giảng dạy theo quan điểm tập trung phát triển kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh không những giúp các em tự tin khi đối mặt với các bài toán thực tiễn liên quan đến dữ liệu thống kê mà còn góp phần thực hiện nhiệm vụ phát triển các năng lực toán học khác. Do đó, rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho HS để giải quyết những vấn đề gặp phải trong học tập, trong cuộc sống và cộng đồng là một yêu cầu cấp thiết trong dạy học thống kê. Sự quan trọng của thống kê và kỹ năng suy luận thống kê đối với mỗi cá nhân đã được các nhà giáo dục toán của Việt Nam khẳng định thông qua nội dung chương trình môn Toán năm 2018 với những yêu cầu mà HS cần đạt được sau khi hoàn thành chương trình phổ thông là “Hoàn thiện khả năng thu thập, phân loại, biểu diễn, phân tích và xử lý dữ liệu thống kê; sử dụng các công cụ phân tích dữ liệu thống kê thông qua các số đặc trưng đo xu thế trung tâm và đo mức độ phân tán cho mẫu số liệu không ghép nhóm và ghép nhóm; sử dụng các quy luật thống kê trong thực tiễn; nhận biết các mô hình ngẫu nhiên, các khái niệm cơ bản của xác suất và ý nghĩa của xác suất trong thực tiễn” (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018). Trong quá trình triển khai chương trình giáo dục phổ thông mới, những người đang công tác trong ngành giáo dục sẽ cần nhiều nhà khoa học cùng nghiên cứu, trao đổi để có thể góp phần thực hiện thành công nhiệm vụ đổi mới giáo dục mà xã hội giao trách nhiệm. Trong công trình này chúng tôi tập trung nghiên cứu các tri thức về kỹ năng suy luận thống kê trên đối tượng là học sinh trung học phổ thông, các biểu hiện và mức độ của kỹ năng suy luận thống kê, năng lực suy luận thống kê mà các em cần được hình thành và phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu công việc tương lai cũng như sẵn sàng ứng phó với những tình huống xuất hiện trong cuộc sống thực tiễn có liên quan đến số liệu thống kê. Chúng tôi cũng nghiên cứu để thiết kế và đề xuất một môi trường học tập nội dung thống kê hình thành từ các biện pháp sư phạm nhằm góp phần rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh. 3
Với các lý do trên chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu “Xây dựng môi trường học tập nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh”. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích của luận án là nghiên cứu các đặc điểm và nội dung của thống kê, các quan điểm, nguyên tắc, vị trí và vai trò của dạy học toán nói chung, dạy học thống kê nói riêng trong Chương trình Giáo dục phổ thông, làm rõ sự cần thiết của kỹ năng suy luận thống kê và đổi mới môi trường học tập nội dung thống kê; từ đó xây dựng môi trường học tập nội dung này nhằm rèn luyện cho học sinh kỹ năng suy luận thống kê trong quá trình dạy học ở trường THPT. 3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Để đạt được mục đích nói trên, các nhiệm vụ nghiên cứu chính của luận án được đặt ra như sau: (1) Tổng quan những công trình nghiên cứu ở trong nước, ngoài nước về dạy học thống kê ở trường THPT, những công trình nghiên cứu về môi trường học tập. (2) Tìm hiểu đặc trưng tri thức luận và nội dung thống kê trong chương trình môn Toán ở trường phổ thông. (3) Đề xuất các quan niệm về kỹ năng suy luận thống kê, môi trường học tập rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh trung học phổ thông. (4) Đề xuất các biện pháp xây dựng môi trường học tập phù hợp để rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê thông qua dạy học chủ đề thống kê ở trường trung học phổ thông. (5) Thực nghiệm (TN) sư phạm để kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp sư phạm mà luận án đã đề xuất. 4
4. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Môi trường học tập rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh THPT. - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học nội dung thống kê ở trường THPT. - Phạm vi nghiên cứu: Nội dung thống kê ở THPT trong chương trình giáo dục phổ thông môn Toán năm 2006 và 2018. 5. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Trên cơ sở làm rõ vai trò của suy luận thống kê trong chương trình giáo dục phổ thông môn Toán, nếu xác định được các biểu hiện của kỹ năng suy luận thống kê phù hợp với học sinh trung học phổ thông thì sẽ xây dựng được một môi trường học tập tích cực (thông qua các biện pháp sư phạm) để rèn luyện kỹ năng này cho học sinh. 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các tài liệu về tâm lý học giáo dục, tài liệu giáo dục học, triết học, các tài liệu về lý luận và giảng dạy bộ môn Toán, đặc biệt nghiên cứu các tài liệu về giảng dạy thống kê, các kết quả nghiên cứu có liên quan đến đề tài đã có từ trước để làm rõ các kỹ năng suy luận thống kê của học sinh. - Nghiên cứu thực tiễn: Quan sát - điều tra và phương pháp chuyên gia gồm các hoạt động thực hiện việc trao đổi với các GV và học sinh thông qua phiếu khảo sát - điều tra thực trạng, tham khảo các tài liệu để làm căn cứ khoa học đề ra các biện pháp hình thành và rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê thông qua dạy học thống kê ở trường trung học phổ thông. - Thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm định và khẳng định giả thuyết khoa học của luận án. 5
7. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN 7.1. Về mặt lý luận - Hệ thống hóa được các vấn đề lý luận liên quan đến giáo dục thống kê trong trường phổ thông, đặc biệt về hiểu biết, suy luận và tư duy thống kê. - Đề xuất được một quan niệm về kỹ năng suy luận thống kê của học sinh trung học phổ thông và các biểu hiện của kỹ năng này. - Đề xuất được một quan niệm về môi trường dạy học rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê và các thành phần cốt lõi của môi trường này. - Đề xuất Rubric các mức độ của biểu hiện kỹ năng suy luận thống kê của học sinh. - Đề xuất được các biện pháp sư phạm nhằm tạo môi trường học tập thống kê theo hướng rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho HS. 7.2. Về mặt thực tiễn - Có thể hỗ trợ GV trong việc tổ chức dạy học nội dung thống kê ở trường THPT với kỳ vọng nâng cao hiệu quả dạy học. - Việc vận dụng các biện pháp sư phạm đã đề xuất trong luận án vào thực tiễn dạy học sẽ góp phần đổi mới PPDH và đạt được mục tiêu dạy học thống kê ở trường THPT. 8. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN Luận án bao gồm các phần: Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, và 3 chương: Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh THPT Chương 2. Xây dựng môi trường học tập theo hướng rèn luyện kỹ năng suy luận thống kê cho học sinh THPT Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. 6
Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SUY LUẬN THỐNG KÊ CHO HỌC SINH THPT 1.1. Tổng quan những công trình nghiên cứu về dạy học thống kê 1.1.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài Những công trình nghiên cứu đầu tiên về dạy học thống kê ở trường trung học, như các công trình của Holmes P. (1980), Hawkins A., Jolliffe F. và Glickman L. (1991), … đã xuất hiện từ những năm 1980, 1990. Với vai trò quan trọng ngày càng tăng của thống kê đòi hỏi những thay đổi trong việc dạy học nội dung này cho học sinh phổ thông, nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này đã được thực hiện. Các chủ đề đa dạng liên quan đến dạy học thống kê đã được quan tâm nghiên cứu, có thể đúc kết lại theo những hướng cơ bản nhất là: Những thách thức và khó khăn trong dạy học thống kê; PPDH và kiểm tra đánh giá trong dạy học thống kê; Ứng dụng của CNTT vào dạy học thống kê; Bồi dưỡng và đào tạo GV dạy thống kê. Thứ nhất, hướng nghiên cứu về những thách thức và khó khăn trong dạy học thống kê. Đầu tiên là khó khăn đến từ vấn đề đào tạo giáo viên dạy thống kê. Batanero và Diaz (2010) đã chỉ ra rằng mặc dù các giáo viên trung học tương lai có thể học chuyên ngành toán học, nhưng họ hầu như chỉ nghiên cứu thống kê lý thuyết trong quá trình đào tạo của mình. Garegae (2008) đã nghiên cứu những thách thức mà giáo viên toán phải đối mặt khi giảng dạy thống kê. Kết quả nghiên cứu cho thấy giáo viên dạy Toán ở các trường phổ thông gặp khó khăn trong việc giải thích các khái niệm thống kê cho người học; giải quyết các vấn đề thống kê từ các bài kiểm tra trong quá khứ; thiết kế các hoạt động phù hợp trong thống kê cho người học; xác định mục tiêu của bài dạy; và liên hệ việc giảng dạy thống kê với trải nghiệm thực tế của người học. Nhiều nghiên cứu cũng nhận thấy rằng giáo viên vẫn sử dụng phương pháp lý thuyết truyền thống để giảng dạy thống kê, đặt trọng tâm vào việc xác định công thức chính xác và thực hiện các phép tính, thay vì sử dụng phương pháp sử 7
dụng dữ liệu thực để giải thích các nguyên lí, các quy trình và suy luận thống kê (North, Scheiber & Ottaviani, 2010; Wessels & Nieuwoudt, 2011). Ben-Zvi và Garfield (2008) đã liệt kê một số lý do để giải thích tại sao thống kê là một môn học đầy thách thức ở trường phổ thông. Đầu tiên, nhiều ý tưởng và quy tắc thống kê rất phức tạp, khó, và/hoặc phản trực giác. Do đó, rất khó để thúc đẩy học sinh tham gia vào công việc học tập thống kê một cách chăm chỉ. Tiếp theo, nhiều học sinh gặp khó khăn với kiến thức toán học cơ bản (chẳng hạn như phân số, số thập phân, suy luận tỷ lệ và công thức đại số) và điều đó cản trở việc học các khái niệm thống kê liên quan. Lý do thứ ba là bối cảnh trong nhiều bài toán thống kê có thể đánh lừa học sinh, khiến họ dựa vào kinh nghiệm và thường trực giác sai lầm để đưa ra câu trả lời, thay vì chọn một quy trình thống kê thích hợp và dựa trên bằng chứng dựa trên dữ liệu. Cuối cùng, học sinh thường đánh đồng thống kê với toán học và mong muốn trọng tâm của học thống kê cũng là các con số, phép tính, công thức và chỉ có một câu trả lời đúng. Học sinh không thoải mái với sự lộn xộn của dữ liệu, những ý tưởng về sự ngẫu nhiên và may rủi, những cách giải thích khác nhau có thể dựa trên những giả định khác nhau và việc sử dụng rộng rãi các kỹ năng viết, cộng tác và giao tiếp. Điều này cũng đúng với nhiều giáo viên toán học, những người tự nhận thấy mình cũng có những tâm thế giống như vậy khi dạy môn thống kê. Thứ hai, hướng nghiên cứu về PPDH và kiểm tra đánh giá trong dạy học thống kê. Trong công trình của Holmes P. (1980), tác giả trình bày về tính hữu ích của thống kê đối với cuộc sống hàng ngày, nêu bật vai trò quan trọng của thống kê trong việc phát triển tư duy phê phán và vai trò công cụ của thống kê trong nhiều lĩnh vực khác nhau, tác giả cũng quan tâm đến PPDH thống kê ở trường trung học. Vào năm 1986 chính Holmes đã tiến hành tổ chức một khóa học thử nghiệm về thống kê cho học sinh (HS) lứa tuổi từ 11 đến 16 để sử dụng làm cơ sở đề xuất PPDH thống kê ở các trường trung học tại Anh. Cuốn sách “Dạy học các khái niệm về thống kê” do nhóm Hawkins, Jolliffe và Glickman (Hawkins A., Jolliffe F. và Glickman L, 1991) đề xuất số liệu thống 8