Luận văn: RÈN LUYỆN KỸ NĂNG VẬN DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ VÀO GIẢI TOÁN CHO HỌC SINH CHUYÊN TIN

Chia sẻ: Qsczaxewd Qsczaxewd | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

222
lượt xem 62
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

- Đổi mới phương pháp dạy học là một nhiệm vụ quan trọng của ngành giáo dục nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, góp phần thực hiện công nghiệp hoá hiện đại hóa đất nước. - Lý thuyết đồ thị là một chuyên ngành toán học hiện đại đã được ứng dụng vào nhiều ngành khoa học, kỹ thuật khác nhau vì lý thuyết đồ thị toán học là phương pháp khoa học có tính khái quát cao, có tính ổn định vững chắc để mã hóa các mối quan hệ của các đối tượng được nghiên cứu....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: RÈN LUYỆN KỸ NĂNG VẬN DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ VÀO GIẢI TOÁN CHO HỌC SINH CHUYÊN TIN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ------------------------------------- NGUYỄN THỊ THANH GIANG RÈN LUYỆN KỸ NĂNG VẬN DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ VÀO GIẢI TOÁN CHO HỌC SINH CHUYÊN TIN Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học toán Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TOÁN HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH THANH HẢI Thái Nguyên - 2008
MỤC LỤC 1 MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài 1 II. Mục đích nghiên cứu 2 III. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 IV. Giả thuyết khoa học 2 V. Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1. Nghiên cứu lý luận 3 2. Thực nghiệm sƣ phạm 3 4 CẤU TRÚC LUẬN VĂN Chƣơng 1: NHỮNG NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ TRONG CHƢƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CHO HỌC SINH CHUYÊN TIN 5 1.1 Phƣơng pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 5 1.1.1 Cơ sở lý luận 5 1.1.1.1 Cơ sở triết học 5 1.1.1.2 Cơ sở tâm lý học 5 1.1.1.3 Cơ sở giáo dục học 6 1.1.2 Những khái niệm cơ bản 6 1.1.2.1 Vấn đề 6 1.1.2.2 Tình huống gợi vấn đề 7 1.1.2.3 Đặc điểm của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 8 1.1.3 Thực hiện dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 9 1.2 Dạy học giải bài tập toán 10 1.2.1 Vai trò của bài tập trong quá trình dạy học 10 1.2.2 Các yêu cầu đối với lời giải 12 1.2.3 Phƣơng pháp chung để giải bài toán 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.3 Thực trạng dạy học giải bài tập ở trƣờng THPT 15 1.3.1 Thực trạng 15 1.3.2 Nguyên nhân 16 1.4 Những nội dung cơ bản của lý thuyết đồ thị 17 1.4.1. Khái niệm đồ thị (trong tin học) 17 1.4.2. Các đơn đồ thị đặc biệt 20 1.4.3. Tính liên thông của đồ thị 22 1.4.4 Đồ thị Euler và đồ thị Hamilton 23 1.4.5.Cây 24 1.4.5.1 Định nghĩa và các tính chất cơ bản 24 1.4.5.2. Cây khung 25 1.4.5.3. Bài toán tìm cây khung nhỏ nhất 26 1.4.5.4. Cây có gốc 27 1.4.6 Đồ thị phẳng và tô màu đồ thị 28 1.4.6.1 Bài toán mở đầu 28 1.4.6.2. Đồ thị phẳng 28 1.4.6.3 Tô màu đồ thị 29 1.4.6.3.1. Định nghĩa 30 1.4.6.3.2. Một số định lý 31 Kết luận chương 1: 32 Chƣơng 2 KHAI THÁC LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ VÀO GIẢI BÀI TẬP TOÁN 33 2.1.Quy trình chuyển đổi từ bài toán thông thƣờng sang ngôn ngữ lý thuyết đồ thị 33 2.1.1 Một số bài toán tiềm ẩn các yếu tố của lý thuyết đồ thị 33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.1.2. Quy trình chuyển đổi từ bài toán thông thƣờng sang ngôn ngữ lý thuyết đồ thị 34 2.1.2.1. Dấu hiệu chung 35 2.1.2.2 Dấu hiệu nhận dạng bài tập có thể sử dụng đồ thị có hƣớng 38 2.1.2.3 Dấu hiệu nhận dạng bài tập có thể sử dụng đồ thị màu 41 2.2. Các phƣơng án vận dụng lý thuyết đồ thị trong dạy học giải bài tập 43 2.2.1 Vai trò và định hƣớng của dạy học giải bài tập 43 2.2.2 Quy trình Polya trong giải bài tập 43 2.2.3 Phƣơng án 1 (khai thác lý thuyết đồ thị ở bƣớc 1) 44 2.2.4 Phƣơng án 2 (khai thác lý thuyết đồ thị ở bƣớc 2) 46 2.2.5 Phƣơng án 3 (khai thác lý thuyết đồ thị ở bƣớc 4) 48 2.3. Các biện pháp nhằm góp phần rèn luyện khả năng vận dụng lý thuyết đồ thị vào giải toán cho học sinh THPT chuyên Tin 55 2.3.1 Hệ thống hóa một số yếu tố trong lý thuyết đồ thị 55 2.3.2 Xây dựng một hệ thống bài tập từ dễ đến khó để học sinh tiếp cận từng bƣớc với việc vận dụng lý thuyết đồ thị vào giải toán 58 2.3.2.1 Một số bài toán liên quan đến bậc và cạnh của đồ thị 58 2.3.2.2 Một số bài toán liên quan đến đồ thị có hƣớng 61 2.3.2.3 Một số bài toán liên quan đến đồ thị màu 63 2.3.2.4 Một số bài toán liên quan đến đƣờng đi 65 2.3.2.5 Bài toán về cây 67 2.3.2.6 Bài toán liên quan đến đồ thị phẳng 68 2.3.2.7 Một số bài tập về cạnh, đỉnh, bậc và một số kiến thức có liên quan 70 Chƣơng III Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 77 3.1. Mục đích, nhiệm vụ, nguyên tắc, nội dung thực nghiệm 3.1.1. Mục đích thực nghiệm 77 3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm 77 3.1.3. Nguyên tắc thực nghiệm 77 3.1.4. Nội dung thực nghiệm 77 3.1.5. Đối tƣợng thực nghiệm 77 3.2. Hình thức và kế hoạch tiến hành thực nghiệm 78 3.2.1 Hình thức 78 3.2.2. Kế hoạch tiến hành thực nghiệm 78 3.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm 79 3.3.1. Về nội dung tài liệu thực nghiệm 79 3.3.2. Về phƣơng pháp tiến hành kiểm tra 79 3.3.3. Về kết quả kiểm tra thực nghiệm 79 3.4. Kết luận chung về thực nghiệm sƣ phạm 82 MỘT SỐ ĐỀ BÀI TẬP 84 KẾT LUẬN ĐỀ TÀI 88 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
BẢNG CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT GV: Giáo viên LTĐT: Lý thuyết đồ thị THPT: Trung học phổ thông SGK: Sách giáo khoa Đ thẳng: Đƣờng thẳng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Chúng (1992), Graph và giải toán phổ thông, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội. [2] Nguyễn Bá Kim (2007), Phương pháp dạy học môn toán, Nhà xuất bản Đại học Sƣ phạm, Hà Nội. [3] Nguyễn Văn Mậu (2007), Toán rời rạc và một số vấn đề liên quan, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội. [4] Nguyễn Hữu Ngự (2001), Lý thuyết đồ thị, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội. [5] Đặng Huy Ruận (2004), Lý thuyết đồ thị và ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. [6] Các đề thi vô địch toán 19 nƣớc trong đó có Việt Nam (Tập 2), Nhà xuất bản t rẻ . [7] Tuyển tập 30 năm tạp trí toán học và tuổi trẻ (2000), Nhà xuất bản giáo dục. SGK và tài liệu tham khảo môn toán chƣơng trình phổ thông. [8] Claude Berge (1967), Théorie des Graphes et ses applicacations, Dunod Paris. Nguyễn Hữu Nguyên và Nguyễn Văn Vỵ dịch (1971): Lý thuyết đồ thị và ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài: - Đổi mới phương pháp dạy học là một nhiệm vụ quan trọng của ngành giáo dục nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, góp phần thực hiện công nghiệp hoá hiện đại hóa đất nước. - Lý thuyết đồ thị là một chuyên ngành toán học hiện đại đã được ứng dụng vào nhiều ngành khoa học, kỹ thuật khác nhau vì lý thuyết đồ thị toán học là phương pháp khoa học có tính khái quát cao, có tính ổn định vững chắc đ ể mã hóa các mối quan hệ của các đối tượng được nghiên cứu. - Vận dụng lý thuyết đồ thị trong dạy học để mô hình hóa các mối quan hệ chuyển thành phương pháp dạy học đặc thù sẽ nâng cao được hiệu quả dạy học thúc đẩy quá trình tự học tự nghiên cứu của học sinh theo hướng tối ưu hóa đặc biệt nhằm rèn luyện năng lực hệ thống hóa kiến thức và năng lự c sáng tạo của học sinh. - Trong chương trình học tập học sinh chuyên Tin ở trường THPT được trang bị các kiến thức về lý thuyết đồ thị để nhằm phục vụ cho việc lập trình giải toán, do đó có thể khai thác tri thức về lý thuyết đồ thị vào quá trình dạy học môn toán. - Trong dạy học toán thì giải bài tập đóng vai trò quan trọng. Bởi điều căn bản là bài tập toán có vai trò giá mang hoạt động của học sinh. Thông qua giải bài tập, học sinh phải thực hiện những hoạt động nhất định bao gồm cả nhận dạng và thể hiện định nghĩa, định lý, quy tắc hay phương pháp, những hoạt động toán học phức hợp, những hoạt động trí tuệ phổ biến trong toán học, những hoạt động trí tuệ chung và những hoạt động ngôn ngữ. Vai trò của bài tập toán được thể hiện trên cả 3 phương diện: mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1
- Việc cung cấp thêm một phương pháp giải bài tập cho học sinh chuyên Tin là một nhu cầu cần thiết. Mặt khác việc vận dụng lý thuyết đồ thị vào giải toán giúp ta đạt được hai mục tiêu: 1. Giải được một lớp bài tập. 2. Hỗ trợ cho việc lập trình. - Hiện nay việc nghiên cứu khai thác một số yếu tố của lý thuyết đồ thị vào giải toán cũng được một số tác giả quan tâm nhưng chưa có những công bố có tính chất hệ thống, xuất phát từ những lý do trên chúng tôi lựa chọn đề tài: “Khai thác lý thuyết đồ thị trong dạy học toán ở trƣờng THPT Chuyên”. II. Mục đích nghiên cứu Chỉ ra hướng vận dụng lý thuyết đồ thị vào giải toán và tìm ra các biện pháp để giúp học sinh chuyên Tin trung học phổ thông hình thành và phát triển năng lực vận dụng lý thuyết đồ thị vào giải bài tập toán. III. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu những nội dung cơ bản của lý thuyết đồ thị được trang bị cho học sinh chuyên Tin. - Chỉ ra hệ thống bài tập trong chương trình toán có thể vận dụng lý thuyết đồ thị để giải. - Chỉ ra được những dấu hiệu cụ thể để nhận dạng “Bài toán” có thể khai thác lý thuyết đồ thị trong quá trình giải bài toán. - Chỉ ra các phương án vận dụng lý thuyết đồ thị vào giải toán. - Kiểm tra hiệu quả của các biện pháp, phương án lý thuyết đồ thị vào giải toán trong thực tế. IV. Giả thuyết khoa học Nếu ta có các phương pháp giúp học sinh chuyên Tin trung học phổ thông vận dụng kiến thức về lý thuyết đồ thị vào giải toán thì sẽ giúp học sinh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2
giải quyết được một số lớp bài toán góp phần nâng cao chất lượng dạy học giải bài tập nói riêng dạy học toán nói chung cho học sinh chuyên Tin. V. Phƣơng pháp nghiên cứu 1. Nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu các văn bản, tài liệu chỉ đạo của Bộ GD & ĐT liên quan đến đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới ra đề kiểm tra, danh mục thiết bị dạy học toán. - SGK, phân phối chương trình, sách GV, chuẩn của bộ môn toán ở trung học phổ thông, sách nâng cao, sách chuyên đề. - Các tài liệu về lý thuyết đồ thị và những ứng dụng của nó trong thực tiễn cuộc sống và trong dạy học. - Các công trình nghiên cứu các vấn đề liên quan trực tiếp đến phương pháp đồ thị. 2. Thực nghiệm sƣ phạm - Chỉ ra cho học sinh các dấu hiệu "nhận dạng" và cách thức vận dụng lý thuyết đồ thị vào giải bài tập toán. - Biên soạn hệ thống bài tập luyện tập cho học sinh và một số đề bài kiểm tra để đánh giá khả năng vận dụng lý thuyết đồ thị vào giải toán. - Tiến hành thực nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3
CẤU TRÚC LUẬN VĂN Mở đầu Chƣơng 1: Những nội dung cơ bản của lý thuyết đồ thị trong chương trình đào tạo cho học sinh chuyên Chƣơng 2: Khai thác lý thuyết đồ thị vào giải bài tập toán Chƣơng 3: Thực nghiệm sư phạm Kết luận Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4
Chƣơng 1 NHỮNG NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ TRONG CHƢƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CHO HỌC SINH CHUYÊN TIN Trong hệ thống các trường Chuyên thì thời gian gần đây các lớp chuyên Tin phát triển khá mạnh. Học sinh chuyên Tin được trang bị các kiến thức về toán rời rạc, lý thuyết đồ thị, tối ưu hoá… nhằm tạo nền tảng cho học sinh nắm được các thuật toán, vận dụng vào lập trình và giải bài tập toán. Để giúp học sinh chuyên tin có thể tiếp cận được với một phương pháp giải bài tập mới đó là áp dụng lý thuyết đồ thị vào giải bài tập toán, giáo viên có thể sử dụng nhiều phương pháp dạy học khác nhau. Ở đây chúng tôi lựa chọn phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề kết hợp sử dụng hình vẽ trực quan. 1.1 Phƣơng pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 1.1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1.1 Cơ sở triết học Theo triết học duy vật biện chứng, mâu thuẫn là động lực thúc đẩy quá trình phát triển. Một vấn đề được gợi ra cho học sinh học tập chính là một mâu thuẫn giữa yêu cầu nhiệm vụ nhận thức với tri thức và kinh nghiệm sẵn có. Tình huống này phản ánh một cách lôgic và biện chứng quan hệ bên trong giữa tri thức cũ, kỹ năng cũ và kinh nghiệm cũ đối với yêu cầu giải thích sự kiện mới hoặc đổi mới tình thế. 1.1.1.2 Cơ sở tâm lý học Theo các nhà tâm lý học, con người chỉ bắt đầu tư duy tích cực khi nảy sinh nhu cầu tư duy, tức là khi đứng trước một khó khăn về nhận thức cần phải khắc phục, một tình huống gợi vấn đề. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5
Theo tâm lý học kiến tạo, học tập chủ yếu là một quá trình trong đó người học xây dựng tri thức cho mình bằng cách liên hệ những cảm nghiệm mới với những tri thức đã có. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề phù hợp với quan điểm này. 1.1.1.3 Cơ sở giáo dục học Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề phù hợp với nguyên tắc tính tự giác và tích cực, vì nó khêu gợi được hoạt động học tập mà chủ thể được hướng đích, gợi động cơ trong quá trình phát hiện và giải quyết vấn đề. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề cũng biểu hiện sự thống nhất giữa kiến tạo tri thức, phát triển năng lực trí tuệ và bồi dưỡng phẩm chất. Những tri thức mới (đối với học sinh) được kiến tạo nhờ quá trình phát hiện và giải quyết vấn đề. Tác dụng phát triển năng lực trí tuệ của kiểu dạy học này là ở chỗ học sinh học được cách khám phá, tức là rèn luyện cho họ cách thức phát hiện tiếp cận và giải quyết vấn đề một cách khoa học. Đồng thời, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề cũng góp phần bồi dưỡng cho người học những đức tính cần thiết của người lao động sáng tạo như tính chủ động, tích cực, tính kiên trì vượt khó, tính kế hoạch và thói quen tự kiểm tra... 1.1.2 Những khái niệm cơ bản 1.1.2.1 Vấn đề Để hiểu đúng thế nào là một vấn đề và đồng thời làm rõ một vài khái niệm khác có liên quan, ta bắt đầu từ khái niệm hệ thống. Hệ thống được hiểu là một tập hợp những phần tử cùng với những quan hệ giữa những phần tử của tập hợp đó. Một tình huống được hiểu là một hệ thống phức tạp gồm chủ thể và khách thể, trong đó chủ thể có thể là người, còn khách thể lại là một hệ thống nào đó. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6
Nếu trong một tình huống, chủ thể còn chưa biết ít nhất một phần tử của khách thể thì tình huống này được gọi là một tình huống bài toán đối với chủ thể. Trong một tình huống bài toán, nếu trước chủ thể đặt ra mục tiêu tìm phần tử chưa biết nào đó dựa vào một số những phần tử cho trước ở trong khách thể thì ta có một bài toán. Một bài toán được gọi là vấn đề nếu chủ thể chưa biết một thuật giải nào có thể áp dụng để tìm ra phần tử chưa biết. 1.1.2.2 Tình huống gợi vấn đề Tình huống gợi vấn đề, còn gọi là tình huống vấn đề, là một tình huống gợi ra cho học sinh những khó khăn về lý luận hay thực tiễn mà họ thấy cần thiết và có khả năng vượt qua, nhưng không phải ngay tức khắc nhờ một thuật giải mà phải trải qua một quá trình tích cực suy nghĩ, hoạt động để biến đổi đối tượng hoạt động hoặc điều chỉnh kiến thức sẵn có. Như vậy tình huống gợi vấn đề là một tình huống thoả mãn các điều kiện sau: + Tồn tại một vấn đề: Tình huống phải bộc lộ mâu thuẫn giữa thực tiễn với trình độ nhận thức, chủ thể phải ý thức được một khó khăn trong tư duy hoặc hành động mà vốn hiểu biết sẵn có chưa đủ để vượt qua. Nói cách khác, có ít nhất một phần tử của khách thể mà học sinh chưa biết và cũng chưa có trong tay một thuật giải để tìm phần tử đó. + Gợi nhu cầu nhận thức: Nếu tình huống có một vấn đề nhưng vì lý do nào đó học sinh không thấy có nhu cầu tìm hiểu, giải quyết, chẳng hạn họ thấy vấn đề xa lạ, không liên quan gì tới mình thì đó cũng chưa phải là một tình huống gợi vấn đề. Điều quan trọng là tình huống phải gợi nhu cầu nhận thức, chẳng hạn phải làm bộc lộ sự khiếm khuyết về kiến thức và kỹ năng của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7
học sinh để họ cảm thấy cần thiết phải bổ sung, điều chỉnh, hoàn thiện tri thức, kỹ năng bằng cách tham gia giải quyết vấn đề nảy sinh. + Khơi dậy niềm tin ở khả năng bản thân: Nếu một tình huống tuy có vấn đề và học sinh tuy có nhu cầu giải quyết vấn đề, nhưng nếu họ cảm thấy vấn đề vượt quá so với khả năng của mình thì họ cũng không sẵn sàng tham gia giải quyết vấn đề. Tình huống cần khơi dậy ở học sinh cảm nghĩ là tuy họ chưa có ngay lời giải, nhưng đã có một số tri thức, kỹ năng liên quan đến vấn đề đặt ra và nếu họ tích cực suy nghĩ thì có nhiều hy vọng giải quyết dược vấn đề đó. Như vậy là học sinh có được niềm tin ở khả năng huy động tri thức và kỹ năng sẵn có để giải quyết hoặc tham gia giải quyết vấn đề. 1.1.2.3 Đặc điểm của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, thầy giáo tạo ra những tình huống gợi vấn đề, điều khiển học sinh phát hiện vấn đề, hoạt động tự giác, tích cực, chủ động, sáng tạo để giải quyết vấn đề, thông qua đó mà kiến tạo tri thức, rèn luyện kỹ năng và đạt được những mục tiêu học tập khác. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề có những đặc điểm sau: + Học sinh được đặt vào một tình huống gợi vấn đề chứ không phải là được thông báo tri thức dưới dạng có sẵn. + Học sinh hoạt động tự giác, tích cực, chủ động, sáng tạo, tận lực huy động tri thức và khả năng của mình để phát hiện và giải quyết vấn đề chứ không phải chỉ nghe thầy giảng một cách thụ động. + Mục tiêu dạy học không phải chỉ là làm cho học sinh lĩnh hội kết quả của quá trình phát hiện và giải quyết vấn đề, mà còn ở chỗ làm cho họ phát triển khả năng tiến hành những quá trình như vậy. Nói cách khác, học sinh được học bản thân việc học. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8
1.1.3 Thực hiện dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Hạt nhân của cách dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là việc điều khiển học sinh tự thực hiện hoặc hoà nhập vào quá trình nghiên cứu vấn đề. Quá trình này có thể chia thành các bước dưới đây, trong đó bước nào, khâu nào do học trò tự làm hoặc có sự gợi ý của thầy hoặc chỉ theo dõi thầy trình bày là tuỳ thuộc sự lựa chọn một cấp độ thích hợp. Bước 1: Phát hiện hoặc thâm nhập vấn đề. - Phát hiện vấn đề từ một tình huống gợi vấn đề thường là do thầy tạo ra. Có thể liên tưởng những cách suy nghĩ tìm tòi, dự đoán. - Giải thích và chính xác hoá tình huống (khi cần thiết) để hiểu đúng vấn đề được đặt ra. - Phát biểu vấn đề và đặt mục tiêu giải quyết vấn đề đó. Bước 2: Tìm giải pháp. - Tìm một cách giải quyết vấn đề. - Sau khi đã tìm ra một giải pháp, có thể tiếp tục tìm thêm những giải pháp khác, so sánh chúng với nhau để tìm ra giải pháp hợp lý nhất. Bước 3: Trình bày giải pháp. Khi đã giải quyết được vấn đề đặt ra, người học trình bày lại toàn bộ từ việc phát biểu vấn đề cho tới giải pháp. Nếu vấn đề là một đề bài cho sẵn thì có thể không cần phát biểu lại vấn đề. Trong khi trình bày, cần tuân thủ các chuẩn mực đề ra trong nhà trường như ghi rõ giả thiết, kết luận đối với bài toán chứng minh, phân biệt các phần: phân tích, cách dựng, chứng minh, biện luận đối với bài toán dựng hình, giữ gìn vở sạch chữ đẹp... Bước 4: Nghiên cứu sâu giải pháp - Tìm hiểu những khả năng ứng dụng kết quả. - Đề xuất những vấn đề mới có liên quan nhờ xét tương tự, khái quát hoá, lật ngược vấn đề... và giải quyết nếu có thể. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9
Như vậy giáo viên có thể sử dụng phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề vào việc dạy cho học sinh một phương pháp giải bài tập toán đó là áp dụng lý thuyết đồ thị. Giáo viên bám sát vào bốn bước của phương pháp dạy học đã nêu ở trên. Cụ thể: + Đứng trước một bài toán vấn đề đặt ra là liệu có thể chuyển đổi hay sử dụng lý thuyết đồ thị để giải hay không? Đây chính là bước phát hiện và thâm nhập vấn đề (bước1). + Khi xác định được bài toán có thể áp dụng lý thuyết đồ thị để giải ta tiếp tục tìm kiến thức nào có liên quan trong lý thuyết đồ thị sẽ áp dụng để giải hay đây chính là đi tìm giải pháp (bước 2). + Trình bày lời giải (bước 3) + Nghiên cứu sâu lời giải. Xét xem liệu rằng bài toán có thể khái quát hoá được không và có thể xét một lớp bài toán tương tự hay không... Như vậy có thể thấy phương pháp dạy học lựa chọn là phù hợp. 1.2 Dạy học giải bài tập toán 1.2.1 Vai trò của bài tập trong quá trình dạy học Ở trường phổ thông, dạy toán là dạy hoạt động toán học. Đối với học sinh có thể xem việc giải toán là hình thức chủ yếu của hoạt động toán học. Trong dạy học toán, mỗi bài tập toán học được sử dụng với những dụng ý khác nhau, có thể dùng để tạo tiền đề xuất phát, để gợi động cơ, để làm việc với nội dung mới, để củng cố hoặc kiểm tra,... Ở thời điểm cụ thể nào đó mỗi bài tập chứa đựng tường minh hay ẩn tàng những chức năng khác nhau (chức năng dạy học, chức năng giáo dục, chức năng phát triển, chức năng kiểm tra), những chức năng này đều hướng tới việc thực hiện các mục đích dạy học. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10
Tuy nhiên trên thực tế các chức năng này không bộc lộ một cách riêng lẻ và tách rời nhau, khi nói đến chức năng này hay chức năng khác của một bài tập cụ thể tức là có ý nói chức năng ấy được thực hiện một cách tường minh, công khai. Bài tập toán học có vai trò quan trọng trong môn toán. Điều căn bản là bài tập có vai trò giá mang hoạt động của học sinh. Thông qua giải bài tập, học sinh phải thực hiện những hoạt động nhất định bao gồm cả nhận dạng và thể hiện định nghĩa, định lý, quy tắc hay phương pháp, những hoạt động toán học phức hợp, những hoạt động trí tuệ phổ biến trong toán học, những hoạt động trí tuệ chung và những hoạt động ngôn ngữ. Hoạt động của học sinh liên hệ mật thiết với mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học, vì vậy vai trò của bài tập toán học được thể hiện cả trên 3 bình diện này. Trên bình diện mục tiêu dạy học, bài tập toán học ở trường phổ thông là giá mang những hoạt động mà việc thực hiện các hoạt động đó thể hiện mức độ đạt mục tiêu. Mặt khác, những bài tập cũng thể hiện những chức năng khác nhau hướng đến việc thực hiện các mục tiêu dạy học môn toán, cụ thể là: + Hình thành, củng cố tri thức, kỹ năng, kỹ xảo ở những khâu khác nhau của quá trình dạy học, kể cả kỹ năng ứng dụng toán học vào thực tiễn. + Phát triển năng lực trí tuệ: rèn luyện những hoạt động tư duy hình thành những phẩm chất trí tuệ. +Bồi dưỡng thế giới quan duy vật biện chứng, hình thành những phẩm chất đạo đức của người lao động. Trên bình diện nội dung dạy học, những bài tập toán học là giá mang hoạt động liên hệ với những nội dung nhất định, một phương tiện cài đặt nội dung để hoàn chỉnh hay bổ sung cho những tri thức nào đó đã được trình bày trong phần lý thuyết. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11
Trên bình diện phương pháp dạy học, bài tập toán học là giá mang hoạt động để người học kiến tạo những tri thức nhất định và trên cơ sở đó thực hiện các mục tiêu dạy học khác. Khai thác tốt những bài tập như vậy sẽ góp phần tổ chức cho học sinh học tập trong hoạt động và bằng hoạt động tự giác, tích cực, chủ động và sáng tạo được thực hiện độc lập hoặc trong giao lưu. Trong thực tiễn dạy học, bài tập được sử dụng với những dụng ý khác nhau về phương pháp dạy học: Đảm bảo trình độ xuất phát, gợi động cơ, làm việc với nội dung mới, củng cố hoặc kiểm tra…Đặc biệt là về mặt kiểm tra, bài tập là phương tiện để đánh giá mức độ, kết quả dạy và học, khả năng làm việc độc lập và trình độ phát triển của học sinh,... Một bài tập cụ thể có thể nhằm vào một hay nhiều dụng ý trên. 1.2.2 Các yêu cầu đối với lời giải Để phát huy tác dụng của bài tập toán học, trước hết cần nắm vững các yêu cầu của lời giải. Nói một cách vắn tắt, lời giải phải đúng và tốt. Nói như vậy là bao hàm đủ các ý cần thiết, nhưng quá cô đọng. Để thuận tiện cho việc thực hiện các yêu cầu của lời giải trong quá trình dạy học và đánh giá học sinh, có thể cụ thể hoá các yêu cầu, đương nhiên phải chấp nhận những yếu tố trùng lặp nhất định trong các yêu cầu chi tiết: + Kết quả đúng, kể cả ở các bước chung gian. Kết quả cuối cùng phải là một đáp số đúng, một biểu thức, một hàm số, một hình vẽ,... thoã mãn các yêu cầu đề ra. Kết quả các bước chung gian cũng phải đúng. Như vậy, lời giải không thể chứa những sai lầm tính toán, vẽ hình, biến đổi biểu thức,… + Lập luận chặt chẽ, đặc biệt là lời giải phải tuân thủ các yêu cầu sau: Luận đề phải nhất quán, luận cứ phải đúng, luận chứng phải hợp logic. + Lời giải đầy đủ. Yêu cầu này có nghĩa là lời giải không được bỏ sót một trường hợp, một chi tiết cần thiết nào. Cụ thể là giải phương trình không Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 12
được thiếu nghiệm, phân chia trường hợp không được thiếu một khả năng nào... + Ngôn ngữ chính xác. Đây là một yêu cầu về giáo dục tiếng mẹ đẻ đặt ra cho tất cả các bộ môn. Việc dạy học môn toán cũng phải tuân thủ yêu cầu này. + Trình bày rõ ràng, đảm bảo mỹ thuật. Yêu cầu này đặt ra đối với cả lời văn, chữ viết, hình vẽ, cách sắp xếp các yếu tố (chữ, số, hình, ký hiệu...) trong lời giải. + Tìm ra nhiều cách giải, chọn cách giải ngắn gọn, hợp lý nhất. + Nghiên cứu giải những bài toán tương tự, mở rộng hay lật ngược vấn đ ề. Tìm được một lời giải hay của một bài toán tức là đã khai thác được những đặc điểm riêng của bài toán, điều dó làm cho học sinh “có thể biết được cái quyến rũ của sự sáng tạo cùng niềm vui thắng lợi” (Pôlia – 1975). 1.2.3 Phƣơng pháp chung để giải bài toán Một số người có tham vọng muốn có một thuật giải tổng quát để giải mọi bài toán. Đó là điều ảo tưởng. Ngay cả đối với những lớp bài toán riêng biệt cũng có trường hợp có, có trường hợp không có thuật giải. Tuy nhiên trang bị những hướng dẫn chung, gợi ý các suy nghĩ tìm tòi, phát hiện cách giải bài toán lại là có thể và cần thiết. Dựa trên những tư tưởng tổng quát cùng với những gợi ý chi tiết của Polya (1975) về cách thức giải bài toán đã được kiểm nghiệm trong thực tiễn dạy học, có thể nêu lên phương pháp chung để giải bài toán như sau: Bước 1: Tìm hiểu nội dung đề bài. Phát biểu đề bài dưới những dạng thức khác nhau để hiểu rõ nội dung bài toán. Phân biệt cái đã cho và cái phải tìm, phải chứng minh. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 13