Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Dạy học xác suất thống kê với sự hỗ trợ của một số mô hình tương tác động trên phần mềm Fathom

Chia sẻ: Ganuongmuoixa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:131

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của đề tài là xây dựng và tổ chức thực nghiệm một số mô hình động trong dạy học xác suất thống kê bằng phần mềm Fathom nhằm giúp HS hình thành tri thức góp phần nâng cao chất lượng dạy học xác suất thống kê ở trường THPT.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Dạy học xác suất thống kê với sự hỗ trợ của một số mô hình tương tác động trên phần mềm Fathom

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THỊ TUYỀN DẠY HỌC XÁC SUẤT THỐNG KÊ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MỘT SỐ MÔ HÌNH TƢƠNG TÁC ĐỘNG TRÊN PHẦN MỀM FATHOM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN, 2017
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THỊ TUYỀN DẠY HỌC XÁC SUẤT THỐNG KÊ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MỘT SỐ MÔ HÌNH TƢƠNG TÁC ĐỘNG TRÊN PHẦN MỀM FATHOM Chuyên ngành: Lý luận và Phƣơng pháp dạy học bộ môn Toán Mã số: 60.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Danh Nam THÁI NGUYÊN, 2017
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu là trung thực và chưa được công bố trong bất kì công trình nào khác. Thái Nguyên, 6 tháng 6 năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Tuyền Xác nhận của khoa chuyên môn Xác nhận của ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS. TS. Nguyễn Danh Nam i
LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Danh Nam, người thầy đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn. Em xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Toán, Phòng Đào tạo Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, GV tổ Toán, HS khối 10, khối 11 trường THPT Nho Quan B - Ninh Bình đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập. Dù đã rất cố gắng xong luận văn cũng không tránh khỏi những khiếm khuyết, tác giả mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô giáo và các bạn. Thái Nguyên, 6 tháng 6 năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Tuyền ii
MỤC LỤC Trang TRANG BÌA PHỤ LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN........................................... iv DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................... v DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................... vi DANH MỤC BIỂU ĐỒ ..................................................................................................... vii MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 4 3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................... 4 4. Giả thuyết khoa học ................................................................................................ 4 5. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................................. 4 6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 5 7. Đóng góp của luận văn ........................................................................................... 5 8. Cấu trúc của luận văn ......................................................................................................... 5 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ................................................................ 6 1.1. Tình hình nghiên cứu dạy học ứng dụng CNTT ............................................................ 6 1.1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng CNTT trong giáo dục ở một số nước trên thế giới .............................................................................................. 6 1.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng CNTT trong nhà trường ở Việt Nam ... 9 1.1.3. Ứng dụng CNTT trong dạy học Toán ở trường THPT ................................... 11 1.2. Dạy học XS-TK ở trường THPT ................................................................................... 14 1.2.1. Lịch sử hình thành khái niệm XS-TK ............................................................. 14 1.2.2. Vai trò và ý nghĩa XS-TK trong chương trình môn Toán ở trường THPT .... 24 1.2.3. Mạch kiến thức xác suất thống kê trong chương trình SGK .......................... 27 1.3. Tổng quan về phần mềm Fathom .................................................................................. 29 1.3.1. Vai trò của các mô hình động trong dạy học toán .......................................... 30 iii
1.3.2. Vai trò của các mô hình động trên phần mềm Fathom trong việc dạy học XS-TK ............................................................................................................ 33 1.4. Thực trạng việc dạy và học nội dung XS-TK ở một số trường THPT ....................... 36 1.4.1. Về chương trình, sách giáo khoa .................................................................... 36 1.4.2. Phân tích tình hình dạy và học XS-TK ở trường THPT hiện nay .................. 38 1.5. Kết luận chương 1............................................................................................................ 43 Chƣơng 2. XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH ĐỘNG TRONG DẠY HỌC XÁC SUẤT THỐNG KÊ BẰNG PHẦN MỀM FATHOM ..................................................... 45 2.1. Nguyên tắc xây dựng mô hình động trong dạy học ..................................................... 45 2.1.1. Đảm bảo nguyên tắc trực quan, dễ thao tác .................................................... 45 2.1.2. Đảm bảo tính khoa học, chính xác, hệ thống .................................................. 45 2.1.3. Đảm bảo tính hiệu quả, tính sư phạm ............................................................. 46 2.2. Xây dựng một số mô hình động trong dạy học XS-TK trên phần mềm Fathom...... 46 2.2.1. Mô hình 1: Mô hình số liệu thống kê, tần số, tần suất .................................... 47 2.2.2. Mô hình 2: Mô hình các giá trị đặc trưng của mẫu số liệu ............................. 48 2.2.3. Mô hình 3: Mô hình phương sai, độ lệch chuẩn ............................................. 50 2.2.4. Mô hình 4: Trò chơi đoán tổng số chấm của hai súc sắc ................................ 54 2.2.5. Mô hình 5: Tính xác suất của biến cố thông qua thống kê ............................. 57 2.2.6. Mô hình 6: Mô hình mô tả trò chơi bốc bi ...................................................... 59 2.3. Khai thác các mô hình trên Fathom vào dạy học XS-TK............................................ 61 2.3.1. Quy trình sử dụng mô hình tương tác động trên phần mềm Fathom trong dạy học XS-TK ............................................................................................... 62 2.3.2. Khai thác mô hình trên Fathom vào dạy học khái niệm XS-TK .................... 62 2.3.3. Khai thác mô hình trên Fathom vào dạy học giải bài tập XS-TK .................. 67 2.3.4. Khai thác các mô hình trên Fathom giúp HS rèn luyện kĩ năng đọc và hiểu các loại đồ thị, biểu đồ .................................................................................... 76 2.3.5. Khai thác các mô hình trên Fathom trong tìm hiểu các bài toán thực tế ....... 78 2.4. Kết luận chương 2............................................................................................................ 82 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ......................................................................... 83 3.1. Mục đích thực nghiệm..................................................................................................... 83 3.2. Nội dung thực nghiệm ..................................................................................................... 83 iv
3.3. Tổ chức thực nghiệm ....................................................................................................... 83 3.3.1. Đối tượng thực nghiệm ................................................................................... 83 3.3.2. Tiến trình thực nghiệm.................................................................................... 83 3.4. Phân tích kết quả thực nghiệm ....................................................................................... 84 3.4.1. Phân tích về mặt định tính .............................................................................. 84 3.4.2. Phân tích về mặt định lượng ........................................................................... 86 3.5. Kết luận chương 3............................................................................................................ 91 KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 92 KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT.................................................................................................... 93 1. Về ứng dụng CNTT .............................................................................................. 93 2. Về chương trình, SGK .......................................................................................... 93 CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ................. 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 95 PHỤ LỤC v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Viết tắt Viết đầy đủ CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng ĐHSP Đại học sư phạm GD&ĐT Giáo dục và đào tạo GV Giáo viên HS Học sinh MTĐT Máy tính điện tử NXB Nhà xuất bản PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm Tr. Trang XS-TK Xác suất - Thống kê iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 .................................................................................................................... 11 Bảng 1.2 .................................................................................................................... 18 Bảng 1.3: Số liệu thí nghiệm ..................................................................................... 20 Bảng 1.4: Bảng hướng dẫn thực nghiệm với đồng xu .............................................. 21 Bảng 1.5 .................................................................................................................... 22 Bảng 1.6: Tiền lương của 30 công nhân xưởng may ................................................ 37 Bảng 1.7: Số con của 80 gia đình.............................................................................. 37 Bảng 1.8: Bảng thống kê thực trạng ứng dụng tin học trong dạy học XS-TK ......... 41 Bảng 1.9: Bảng thống kê về mức độ thu thập số liệu thực tế của GV ...................... 41 Bảng 2.1: Tuổi thọ của 30 bóng đèn điện được thắp thử (đơn vị: giờ)..................... 67 Bảng 2.2: Khối lượng của 30 củ khoai tây thu hoạch được ở nông trường T .......... 69 Bảng 2.3: Chiều cao của 36 HS (đơn vị: cm) ........................................................... 72 Bảng 2.4: Bảng hướng dẫn thực nghiệm với 3 đồng xu ........................................... 74 Bảng 2.5: Bảng thành tích chạy 100m nam tại các kỳ Ôlympic mùa hè từ năm 1900 đến năm 2012.................................................................................. 78 Bảng 2.6: Tổng tỷ suất sinh của Việt Nam từ 1999 - 2015 ...................................... 80 Bảng 3.1: Bảng thống kê sự hứng thú của HS sau TN ............................................. 85 Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra trước thực nghiệm ......................................................... 86 Bảng 3.3: Kết quả bài kiểm tra của hai lớp TN 10A và ĐC 10B sau TN ................. 87 Bảng 3.4: Kết quả bài kiểm tra của hai lớp TN 11A và ĐC 11B sau TN ................. 88 Bảng 3.5: Tỷ lệ phần trăm về điểm số của bài kiểm 1 tiết ........................................ 89 v
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Nhấn nút Rerandomize để gieo hai súc sắc ...................................... 34 Hình 1.2: Đồ thị sẽ giúp các em nhanh chóng có những kết luận ............................ 34 Hình 1.3 ..................................................................................................................... 34 Hình 1.4 ..................................................................................................................... 34 Hình 1.5 ..................................................................................................................... 35 Hình 1.6 ..................................................................................................................... 35 Hình 2.1 ..................................................................................................................... 47 Hình 2.2 ..................................................................................................................... 47 Hình 2.3 ..................................................................................................................... 49 Hình 2.4 ..................................................................................................................... 49 Hình 2.5 ..................................................................................................................... 50 Hình 2.6 ..................................................................................................................... 52 Hình 2.7 ..................................................................................................................... 52 Hình 2.8 ..................................................................................................................... 52 Hình 2.9: Tạo giá trị ngẫu nhiên cho súc sắc ảo ....................................................... 54 Hình 2.10: Tạo công thức tính tổng số chấm ............................................................ 55 Hình 2.11 ................................................................................................................... 55 Hình 2.12 ................................................................................................................... 56 Hình 2.13: Bảng biểu và đồ thị của Tong ................................................................. 56 Hình 2.14: Đồ thị tần số của giá trị Tong sau 1000 lần gieo súc sắc ........................ 57 Hình 2.15: Tạo giá trị ngẫu nhiên cho súc sắc ảo ..................................................... 57 Hình 2.16: Thí nghiệm tung súc sắc ......................................................................... 58 Hình 2.17: Kết quả ngẫu nhiên khi tung súc sắc....................................................... 58 Hình 2.18 ................................................................................................................... 58 Hình 2.19: Kết quả xuất hiện các mặt của súc sắc .................................................... 58 Hình 2.20 ................................................................................................................... 59 Hình 2.21 ................................................................................................................... 60 Hình 2.22 ................................................................................................................... 60 vi
Hình 2.23 ................................................................................................................... 60 Hình 2.24 ................................................................................................................... 63 Hình 2.25 ................................................................................................................... 63 Hình 2.26 ................................................................................................................... 65 Hình 2.27: Kết quả tung đồng xu 300 lần ................................................................. 65 Hình 2.28: Kết quả tung đồng xu 12000 lần ............................................................. 65 Hình 2.29: Kết quả tung đồng xu 24000 lần ............................................................. 66 Hình 2.30: Kết quả tung đồng xu 50.000 lần ............................................................ 66 Hình 2.31 ................................................................................................................... 68 Hình 2.32 ................................................................................................................... 68 Hình 2.33 ................................................................................................................... 69 Hình 2.34 ................................................................................................................... 70 Hình 2.35 ................................................................................................................... 71 Hình 2.36 ................................................................................................................... 71 Hình 2.37 ................................................................................................................... 72 Hình 2.38 ................................................................................................................... 73 Hình 2.39 ................................................................................................................... 73 Hình 2.40 ................................................................................................................... 74 Hình 2.41 ................................................................................................................... 81 vii
DANH MỤC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 1.1: Tỷ lệ cảm nhận của HS khi học nội dung XS-TK................................ 42 Biểu đồ 1.2: Tỷ lệ phong trào học tập của lớp khi học nội dung XS-TK ................. 42 Biểu đồ 2.1: Tỷ lệ giới tính khi sinh thời kỳ 1999 - 2014......................................... 76 Biểu đồ 2.2: Tổng tỷ suất sinh của Việt Nam từ 1999 đến 2015 .............................. 77 Biểu đồ 2.3: Mô hình tuyến tính thành tích của các nam vận động viên .................. 79 Biểu đồ 2.4: Tổng tỷ suất sinh của Việt Nam, 1999 - 2015 ...................................... 80 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ phân bố tần số điểm của các cặp lớp TN - ĐC (đề số 3) ........ 89 Biểu đồ 3.2: Biểu đồ phân bố tần số điểm của các cặp lớp TN – ĐC (đề số 4) ....... 90 vii viii
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nâng cao chất lượng dạy học nói chung, chất lượng dạy học môn Toán nói riêng đang là vấn đề cấp bách đối với ngành Giáo dục nước ta hiện nay. Một trong những khâu then chốt để thực hiện yêu cầu này là đổi mới nội dung và phương pháp dạy học. Định hướng đổi mới phương pháp dạy học đã được khẳng định trong Luật Giáo dục năm 2005, Nghị quyết số 29 Trung ương 8 khoá XI, Nghị quyết số 88 của Quốc hội. Luật Giáo dục năm 2005 đã quy định: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên.”[9] Nghị quyết số 29 Trung ương 8 khoá XI đã chỉ rõ nhiệm vụ quan trọng của ngành giáo dục là: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học” [12]. Nghị quyết 88 của Quốc hội tiếp tục khẳng định: “Đổi mới phương pháp giáo dục theo hướng: phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, bồi dưỡng phương pháp tự học, hứng thú học tập, kỹ năng hợp tác, làm việc nhóm và khả năng tư duy độc lập; đa dạng hoá hình thức tổ chức học tập, tăng cường hiệu quả sử dụng các phương tiện dạy học, đặc biệt là công nghệ thông tin và truyền thông...” [13]. Để đạt được mục tiêu giáo dục, đổi mới PPDH được xem là những mục tiêu trọng điểm. Trong những năm gần đây, đổi mới phương pháp dạy học đã được đẩy mạnh ở tất cả các cấp học nói chung, ở bậc phổ thông nói riêng. Có nhiều phương 1
pháp dạy học theo xu hướng mới đã được vận dụng như: dạy học giải quyết vấn đề, dạy học theo thuyết tình huống, dạy học khám phá, sử dụng công nghệ thông tin hỗ trợ dạy học... nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học. Trong các phương pháp tích cực kể trên thì sử dụng CNTT hỗ trợ dạy học có hiệu quả. Nó đã mang lại lợi ích thiết thực trong việc đổi mới phương pháp dạy học cũng như nâng cao chất lượng và hiệu quả của giáo dục và đào tạo. Một trong những công cụ đắc lực của CNTT nhằm nâng cao chất lượng giáo dục là phần mềm dạy học. Phần mềm dạy học là các chương trình tin học được cài đặt trên máy vi tính nhằm hỗ trợ quá trình dạy học, tạo động cơ và gây hứng thú học tập. Trong thực tiễn, chúng ta thường gặp những hiện tượng ngẫu nhiên. Đó là những hiện tượng (biến cố) mà chúng ta không thể dự báo một cách chắc chắn là nó xảy ra hay không xảy ra. Lý thuyết xác suất là bộ môn toán học nghiên cứu các hiện tượng ngẫu nhiên. Năm 1812, nhà toán học Laplace đã dự báo rằng: “Môn khoa học bắt đầu từ việc xem xét các trò chơi may rủi này sẽ hứa hẹn trở thành một đối tượng quan trọng nhất của tri thức loài người” [1]. Gần gũi với xác suất là bộ môn thống kê. Thống kê giúp ta phân tích các số liệu một cách khách quan và rút ra các tri thức, thông tin chứa đựng bên trong các số liệu đó. Trên cơ sở này, chúng ta mới có thể đưa ra được những dự báo và quyết định đúng đắn cho một hiện tượng cụ thể. Thống kê cần thiết cho mọi lực lượng lao động, đặc biệt rất cần cho các nhà quản lý, hoạch định chính sách. Ngay từ đầu thế kỷ XX, nhà khoa học người Anh, H.G.Well đã dự báo: “Trong một tương lai không xa, kiến thức thống kê và tư duy thống kê sẽ trở thành một yếu tố không thể thiếu được trong học vấn phổ thông của mỗi công dân, giống như là khả năng biết đọc, biết viết vậy” [16]. Rất nhiều những vấn đề quan trọng của đời sống thực tế thuộc về những bài toán của lý thuyết xác suất. Xác suất gắn bó mật thiết với khoa học thống kê. Về phương pháp thu thập, tổ chức, trình bày và diễn dịch dữ liệu. Vì thế XS-TK đóng một vị trí quan trọng trong các lĩnh vực và được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của khoa học tự nhiên, khoa học xã hội, khoa học giáo dục, ngành kinh tế, công nghệ, y học, sinh học... Do vậy, các kiến thức về xác suất, thống kê đã được đưa vào chương trình môn Toán ở trường THPT. Tuy nhiên, XS-TK là một môn học khó, 2
nội dung giảng dạy còn mang tính hàn lâm, hệ thống ví dụ còn mang tính lý thuyết chưa có nhiều ví dụ sinh động gắn với thực tiễn cuộc sống, chưa cung cấp cách tiếp cận mô hình thực tế đa dạng. HS chưa có hứng thú học, nên việc học còn mang tính đối phó. Khi dạy học, giáo viên thiếu các mô hình minh hoạ, đặc biệt là các mô hình động. Với sự hỗ trợ của máy tính và các phần mềm dạy học, các mảng kiến thức khác trong chương trình phổ thông được khai thác, giảng dạy và học tập có hiệu quả. Hơn nữa, trong xác suất, máy tính có thể cho phép thực hiện các phép thử nhiều lần ở tốc độ cao. Vì vậy, cần ứng dụng các thế mạnh của CNTT một cách khoa học trong việc hỗ trợ HS kiến tạo tri thức XS-TK. Trong số các phần mềm toán học được sử dụng thì Fathom là phần mềm rất mạnh chuyên về XS-TK. Phần mềm Fathom có những ưu điểm nổi bật: có thể cho phép thực hiện các phép thử nhiều lần ở tốc độ cao, tiến hành những thực nghiệm với số lượng lớn, tạo số ngẫu nhiên, đoán tổng số chấm của hai con súc sắc, lập biểu đồ và xử lý trên biểu đồ... điều này rất thuận lợi trong việc dạy học phần xác suất và thống kê. Chức năng tạo được các mô hình động của Fathom giúp HS dễ dàng quan sát, phân tích, dự đoán kết quả của bài toán. Hơn thế nữa, nó còn phát triển tư duy, năng lực quan sát và mô tả, khám phá và khái quát của HS. Từ đó GV đánh giá được mức độ nhận thức của HS và có sự điều chỉnh về mặt nội dung cũng như phương pháp dạy học sao cho phù hợp. Các mô hình toán học động tỏ ra có hiệu quả trong việc hình thành tri tri thức toán học cho HS, giúp HS phát huy khả năng quan sát trực quan, từ đó dự đoán hoặc phát hiện vấn đề mới, đồng thời giúp GV tiết kiệm được thời gian và điều khiển hoạt động nhận thức của HS, rèn luyện cho HS kĩ năng tự học tập, tự nghiên cứu, có ý thức tiếp cận với những phần mềm ứng dụng trong học tập và tính toán. Việc xây dựng các mô hình này cũng như áp dụng chúng vào giảng dạy đang ngày càng phổ biến trong xu thế đổi mới giáo dục hiện nay. Vấn đề quan trọng là phải xây dựng và sử dụng mô hình sao cho nó tạo ra được các tương tác tích cực trong việc hình thành tri thức, đặc biệt là tri thức XS-TK. 3
Vì những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Dạy học xác suất thống kê với sự hỗ trợ của một số mô hình tƣơng tác động trên phần mềm Fathom”. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và tổ chức thực nghiệm một số mô hình động trong dạy học XS- TK bằng phần mềm Fathom nhằm giúp HS hình thành tri thức góp phần nâng cao chất lượng dạy học XS-TK ở trường THPT. 3. Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Toán ở trường THPT. 3.2. Đối tượng nghiên cứu: - Một số mô hình tương tác động trên phần mềm Fathom. - Quá trình dạy học nội dung XS-TK ở trường THPT. 3.3. Phạm vi nghiên cứu: Lớp 10, lớp 11 trường THPT. 4. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế và sử dụng được các mô hình tương tác động trên phần mềm Fathom thì sẽ giúp HS có thể thao tác thực nghiệm trên các mô hình và hình thành tri thức XS-TK, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học môn Toán ở trường THPT. Các câu hỏi nghiên cứu cụ thể là: 1. Các mô hình tương tác động giúp HS hình thành tri thức XS-TK như thế nào? 2. Xây dựng những mô hình XS-TK nào để GV và HS có thể sử dụng nhằm đạt được hiệu quả trong giảng dạy và học tập? 3. Hiệu quả của các mô hình này trong việc giúp HS cải thiện chất lượng học tập XS-TK như thế nào? 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xác định và làm rõ vấn đề nghiên cứu, tổng quan lịch sử của vấn đề cần nghiên cứu. - Thiết kế một số mô hình XS-TK để GV và HS có thể sử dụng nhằm đạt được hiệu quả trong giảng dạy và học tập. - Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng và đánh giá tính khả thi của giả thuyết khoa học và các câu hỏi nghiên cứu. 4
6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu về các vấn đề liên quan đến đề tài của luận văn. 6.2. Phương pháp điều tra - quan sát Nghiên cứu thực trạng dạy và học nội dung XS-TK tại một số trường THPT qua các hình thức sử dụng phiếu điều tra, quan sát, phỏng vấn trực tiếp GV và HS ở trường THPT. 6.3. Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy thực nghiệm tại một số trường THPT để xem xét tính khả thi và hiệu quả của nội dung nghiên cứu đã được đề xuất. 6.4. Phương pháp thống kê toán học: Phân tích các số liệu điều tra thực trạng và số liệu thực nghiệm sư phạm. 7. Đóng góp của luận văn 7.1. Những đóng góp về mặt lý luận Trình bày khái niệm mô hình tương tác động, vai trò của một số mô hình tương tác động trên phần mềm Fathom giúp HS hình thành tri thức XS-TK. 7.2. Những đóng góp về mặt thực tiễn - Khai thác một số mô hình trong dạy học XS-TK. - Kết quả luận văn có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và HS trong quá trình giảng dạy và học tập XS-TK ở trường THPT. - Làm cơ sở để phát triển những nghiên cứu sâu, rộng hơn về những vấn đề có liên quan trong luận văn. 8. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần “Mở đầu”, “Kết luận” và “Danh mục tài liệu tham khảo”, nội dung chính của luận văn được trình bày trong ba chương: Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn Chương 2. Xây dựng một số mô hình động trong dạy học xác suất thống kê bằng phần mềm Fathom Chương 3. Thực nghiệm sư phạm 5
Chƣơng 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Tình hình nghiên cứu dạy học ứng dụng CNTT 1.1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng CNTT trong giáo dục ở một số nước trên thế giới Trên thế giới, trong bối cảnh thời đại thay đổi rất nhanh và quá trình toàn cầu hoá kinh tế của cuộc cách mạng khoa học công nghệ diễn ra ngày một mạnh mẽ, khi thế giới càng tiến gần đến nền văn hoá văn minh trí tuệ, xã hội, thông tin và truyền thông là một trong những công cụ mạnh mẽ của sự phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội là thành tựu lớn của cuộc cách mạng khoa học - kĩ thuật hiện nay. Vì vậy mọi nền kinh tế trên thế giới đều cần phải có nhân lực được đào tạo tốt, có năng lực sử dụng CNTT, trẻ em các nước cũng cần phải học để biết sống và làm việc hàng ngày với những công cụ thông tin, giáo viên cần có kĩ năng sư phạm mới theo hướng sử dụng CNTT. Những thành tựu của CNTT đã tạo ra một cuộc cách mạng trong hầu hết các lĩnh vực xã hội, kinh tế,… Sự phát triển Internet và công nghệ truyền thông đa phương tiện đã tạo ra nhiều biến đổi lớn trong phạm vi toàn cầu như: Trao đổi thư tín qua mạng Internet: e - mail; chính phủ điện tử: e - government; Giáo dục điện tử: e - education; Dạy học qua mạng: e - learning; văn hoá số hay văn hoá điện tử: e - culture. Tất cả đều có một đặc điểm chung là mọi công việc giao dịch được số hoá và thực hiện trên mạng Internet. Sự thay đổi này kéo theo nhiều sự thay đổi sâu sắc trong xã hội. Có thể khẳng định MTĐT đã xâm nhập vào mọi ngóc ngách của cuộc sống và trở thành một công cụ đắc lực không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Con người tiếp xúc với kho kiến thức khổng lồ của nhân loại qua màn hình máy tính, và giao tiếp với nhau qua Internet. Như vậy, mọi cản trở về không gian, thời gian đã trở nên không đáng kể. Trong bối cảnh chung này, giáo dục không thể là trường hợp ngoại lệ, sớm hay muộn thì giáo dục cũng phải chịu tác động sâu sắc bởi các thành tựu của CNTT. 6
Chúng ta đang ở giai đoạn đầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, đã bắt đầu vào thời điểm chuyển giao sang thế kỷ này và được xây dựng dựa trên cuộc cách mạng số, đặc trưng bởi Internet ngày càng phổ biến và di động, bởi các cảm biến nhỏ và mạnh hơn với giá thành rẻ hơn, bởi trí tuệ nhân tạo. Các công nghệ số với phần cứng máy tính, phần mềm và hệ thống mạng đang trở nên ngày càng phức tạp hơn, được tích hợp nhiều hơn và vì vậy đang làm biến đổi xã hội và nền kinh tế toàn cầu. Trong vấn đề áp dụng CNTT vào nhà trường phổ thông, kinh nghiệm nhiều nước cho thấy một trong “những vấn đề cơ bản phải làm sáng tỏ là phân tích những mặt lợi và hạn chế trong việc áp dụng CNTT trong giáo dục nhà trường phổ thông” [2]. Việc sử dụng máy tính như một công cụ làm việc trong quá trình học tập đem lại những cái lợi sau đây: “Cá nhân hoá quá trình học (theo nhịp độ thích hợp với mình, khác với cách học truyền thống phải tiêu chuẩn hoá cho cả lớp học), tin học giúp cho việc học tập liên môn, xuyên môn, học cá nhân tiến hành trên cơ sở “cầu”, chứ không phải trên cơ sở “cung”. Khoảng 20 năm gần đây, MTĐT đã trở thành công cụ không thể thay thế được trong phát triển kinh tế, an ninh quốc phòng và nghiên cứu khoa học. Nhiều nước như Pháp, Anh, Nhật... đã xác định chiến lược phát triển ứng dụng CNTT, một mặt quan trọng của chiến lược đó là giáo dục tin học phổ thông. Vì vậy, họ đã đầu tư xây dựng các trung tâm MTĐT cho các viện nghiên cứu và các trường học [2]. Ở Nhật Bản đã xác định vai trò của máy tính dùng để hỗ trợ quá trình giáo dục là rất quan trọng và đã đầu tư theo hướng này với tốc độ phát triển nhanh chóng. Tuỳ từng điều kiện cụ thể, mỗi nước có cách đi và phương hướng phát triển riêng. Tuy nhiên, các nước trên đều có xu hướng chung là từng bước đưa nội dung tin học vào trường phổ thông nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và sử dụng máy tính điện tử như công cụ trợ giúp cho dạy - học. Đa số các nước đều quan tâm đến phương pháp dạy - học như thế nào để HS nhanh chóng lĩnh hội tri thức cơ bản và tự học để hoàn thiện kiến thức. Trong đó, hầu hết các nước đều phát triển phương pháp dạy cách tự học cho HS. 7
Cùng với sự phát triển của MTĐT là sự phát triển của các phần mềm hệ thống và ứng dụng. Hầu hết người sử dụng máy tính trên thế giới đã quen với các phần mềm nổi tiếng như Windows, Visual Basic... Từ nửa sau thế kỉ 20 sự phát triển của CNTT đã tiến những bước nhảy vọt. Các phần mềm ứng dụng ngày càng được sử dụng nhiều hơn và được phát huy thế mạnh của chúng trong lĩnh vực kinh tế, kĩ thuật, khoa học và giáo dục. Nhiều phần mềm ứng dụng dạy học đã ra đời. Phần mềm tin học được ứng dụng ngay từ khi có hệ thống phần cứng ra đời [2]. Monet đã định nghĩa: “phần mềm tin học là nội dung “thông minh” trong máy tính, bao gồm toàn bộ những chỉ dẫn nhằm hướng dẫn hoạt động chung (hệ thống khai thác) và riêng (ứng dụng) cho một cách sử dụng chính xác hay đặc thù” [3]. Phần mềm tự học là dạng phần mềm giáo dục, cho phép cá nhân tự học theo một nội dung nào đó, nhờ sự trợ giúp của máy tính, phần mềm tự đặt ra các lỗi, các tình huống xử lí trong quá trình học (HS tự kiểm tra và hiệu chỉnh kiến thức qua các lỗi mắc phải). Phần mềm hỗ trợ dạy và học đã sớm ra đời, ngày càng phong phú đa dạng, dễ sử dụng, thuận tiện, thường xuyên cập nhật các phiên bản mới. Các phần mềm dạy học ngày càng chuyên biệt và được xây dựng theo từng nội dung kiến thức cụ thể của từng chuyên ngành [2]. Sự ra đời của Internet đã kết nối toàn cầu thành một hệ thống thông tin khổng lồ. Việc trao đổi thông tin không chỉ là đơn lẻ một khu vực hay một quốc gia mà rộng khắp thế giới. Thông tin trao đổi có thể trực tiếp, các thông tin thời sự và các kết quả nghiên cứu khoa học được cập nhật nhanh nhất. Các ngôn ngữ lập trình cũng được phát triển và hoàn thiện gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên hơn tạo điều kiện cho việc phát triển các ứng dụng thuận tiện nhất. Các phần mềm có tính chất mở (người sử dụng có thể phát triển) nhiều hơn thuận tiện cho người sử dụng phát triển vào mục đích ứng dụng của mình [14]. Trên thế giới các nước có nền giáo dục phát triển đều chú trọng đến việc ứng dụng CNTT như: Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Australia, Hàn Quốc... Để ứng dụng CNTT được như ngày nay các nước này đã trải qua rất nhiều các chương trình quốc gia về tin học hoá cũng như ứng dụng CNTT vào các lĩnh vực khoa học kĩ thuật và trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc biệt là ứng dụng vào khoa học công nghệ và 8