Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học theo định hướng STEM bằng “Công nghệ thực tế ảo tăng cường” trong Toán học nhằm phát triên năng lực cho học sinh THPT đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của đề tài là xác định các phương pháp và cách thức tổ chức, hướng dẫn HS sử dụng công nghệ AR trong việc hỗ trợ thông tin giúp việc học tập môn Toán trở nên sinh động, hấp dẫn hơn học sinh có thể thực hành, “ Cầm nắm” được những mô hình không gian sống động mà trong quá trình học chỉ nhìn thấy trên hình ảnh mô phỏng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học theo định hướng STEM bằng “Công nghệ thực tế ảo tăng cường” trong Toán học nhằm phát triên năng lực cho học sinh THPT đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN ĐỀ TÀI: DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM BẰNG “CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO TĂNG CƯỜNG” TRONG TOÁN HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHO HỌC SINH THPT ĐÁP ỨNG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI MÔN: TOÁN NHÓM: ỨNG DỤNG TIẾN BỘ KHOA HỌC Năm thực hiện: 2019- 2020
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HOÀNG MAI ---------------------------------- ĐỀ TÀI: DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM BẰNG “CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO TĂNG CƯỜNG” TRONG TOÁN HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHO HỌC SINH THPT ĐÁP ỨNG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI MÔN: TOÁN NHÓM: ỨNG DỤNG TIẾN BỘ KHOA HỌC Người thực hiện: CHU VIẾT TẤN Tổ: TOÁN TIN Số điện thoại: 0989202955 Năm thực hiện: 2019- 2020
MỤC LỤC Trang PHẦN I. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu 3 3. Phương pháp nghiên cứu 3 4. Các bước thực hiện đề tài 3 A. NỘI DUNG 1. Cơ sở khoa học 4 1.1. Cơ sở lý luận 4 1.2. Cơ sở thực tiễn và thực trạng vấn đề nghiên cứu 14 2. Những kinh nghiệm ứng dụng “công nghệ thực tế ảo tăng cường” trong dạy học toán theo định hướng stem nhằm phát triển năng lực cho hs thpt đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới 18 2.1 Nắm vững cách sử dụng các ứng dụng AR, lựa chọn kiểu bài phù hợp có thể ứng dụng công nghệ AR giúp HS phát triển năng lực trong quá trình dạy – học. 18 2.2. Kinh nghiệm thiết kế quy trình Dạy học theo định hướng STEM bằng “ Công nghệ thực tế ảo tăng cường” trong Toán học nhằm phát triên năng lực cho HS THPT đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới 22 2.3. Phát triển năng lực cho HS trong dạy học Toán học theo định hướng STEM thông qua việc ứng dụng công nghệ AR phối kết hợp với các phương pháp và các hình thức dạy học linh hoạt trong giờ dạy học 32 3. Thiết kế thực nghiệm 39 PHẦN III. KẾT LUẬN 1. Đóng góp của đề tài 51 2. Kiến nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO
CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết thường Viết tắt Giáo viên GV Học sinh HS Công nghệ thông tin CNTT Sách giáo khoa SGK Thực nghiệm TN Đối chứng ĐC Trung học phổ thông THPT Năng lực NL Công nghệ thực tế ảo tăng cường AR (Augmented Reality)
PHẦN I. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay các phần mềm ứng dụng công nghệ hỗ trợ dạy học xuất hiện ngày càng nhiều với các tính năng được cải tiến, đem lại hiệu quả cao, dễ sử dụng đã hỗ trợ không nhỏ cho việc dạy học nói chung và dạy học Toán nói riêng, mở ra nhiều cơ hội cho giáo viên và học sinh trong việc đổi mới phương pháp và đạt mục tiêu dạy học một cách tối ưu. Do đó, ứng dụng CNTT là một năng lực cốt lõi mà HS cần đạt, là năng lực chìa khóa, năng lực công cụ để HS phát triển các năng lực khác cũng như đi vào cuộc sống một cách chủ động, tự tin. Từ việc biết cách làm việc với các ứng dụng CNTT, học sinh sẽ được phát triển và tự phát triển nhiều năng lực như năng lực giao tiếp; năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo,… Đó cũng là những năng lực chung và năng lực đặc thù của môn Toán mà giáo viên cần hình thành cho học sinh, nhằm đáp ứng được yêu cầu đặt ra của chương trình giáo dục phổ thông mới. Một trong những ứng dụng công nghệ có thể vận dụng vào giảng dạy nói chung, giảng dạy Toán ở trường THPT nói riêng là Công nghệ thực tế ảo tăng cường- Augmented Reality (AR). Ưu điểm lớn nhất khi lựa chọn ứng dụng này là bởi bất cứ học sinh nào cũng sử dụng được nó bằng cách tải về máy điện thoại, máy tính bảng, laptop, có thể sử dụng offline và học bất cứ không, thời gian nào. Nó có khả năng bổ trợ thông tin vô tận bao gồm cả hình ảnh, video..rất sống động cho mỗi bài học thông qua việc học sinh tìm hiểu, luyện tập, thực hành, soạn bài. Bởi những ứng dụng to lớn của Augmented Reality có thể mang lại một cái nhìn khác cho người học về việc tương tác với những mô hình ảo, những hình ảnh dường như chỉ có trong phim viễn tưởng. Một lợi thế nữa của giáo viên và nhất là học sinh khi sử dụng các ứng dụng này là việc các em có thể khắc phục được tình trạng trước đây: học sinh chỉ có thể tiếp cận thông tin một chiều thông qua việc xem các như video, âm thanh hay hình ảnh trực tuyến trên màn hình Internet. Sử dụng ứng dụng này, nó sẽ tạo ra môi trường mô phỏng thế giới thực. Trong môi trường mô phỏng đó, học sinh có thể tác động vào đối tượng trực tiếp bằng cách di chuyển, khám phá, cảm nhận và trải nghiệm một cách chân thực thông qua các thao tác: tiến - lùi, xoay trái, quay phải để có được những góc nhìn chân thực nhất, đem lại những trải nghiệm đầy thực tế và ấn tượng. Với ưu điểm trên, bài giảng dễ dàng tạo được hứng thú cho học sinh, giúp học sinh tích cực học tập, hiểu và nhớ kiến thức một cách sâu sắc, yêu thích môn học hơn bởi nó đáp ứng được phương pháp dẫn dắt tư duy học sinh đi từ “trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng”. Trong số những ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường có giá trị phục vụ cho việc dạy học, tôi đặc biệt chú ý đến ứng dụng HP reveal và Mind map AR, Geogebra AR giúp các em hình thành và phát triển được nhiều năng lực. Một lợi thế nữa của giáo viên và học sinh khi sử dụng ứng dụng AR đó sẽ khắc phục được tình trạng giáo viên khi dạy - học bằng powerpoint, học sinh chỉ có thể tiếp cận thông tin một chiều thông qua việc xem các Slide như video, âm thanh hay hình ảnh trực tuyến trên màn hình Internet, máy chiếu. Sử dụng các ứng dụng này, HS sẽ tự mình tạo ra được lớp phủ/ phần phủ, sơ đồ tư duy, mô hình thực tế ảo AR 1
cho đối tượng mà mình đang tìm hiểu. Điều quan trọng nhất, ứng dụng các phần mềm AR trong dạy học Toán là thông qua sự tự học, tự nghiên cứu, soạn bài bằng chính hình dung tưởng tượng của các em, HS hình thành và phát triển được các kĩ năng cần thiết. Mặc dù tiềm năng to lớn của việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường trong việc dạy học là không thể phủ nhận. Tuy nhiên, thực tế dạy học Toán ở trường THPT lâu nay cho thấy, việc ứng dụng CNTT, ứng dụng công nghệ AR vào dạy học bộ môn này còn nhiều bất cập. Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, nó lại càng cấp bách hơn khi đứng trước yêu cầu đổi mới mục tiêu giáo dục theo hướng phát triển năng lực HS. Thậm chí nhiều giáo viên vẫn còn rất xa lạ với việc sử dụng công nghệ này trong việc dạy học. HS được tiếp xúc nhiều với các thiết bị thông minh như smartphone, tablet, máy tính … là những công cụ có thể sử dụng để ứng dụng công nghệ AR cho việc học tập hằng ngày nhưng hầu như chỉ xem đó là phương tiện để giải trí, thỏa mãn trí tò mò chứ không biết cách vận dụng để phục vụ việc học tập dễ dàng hơn. Mặt khác nếu chỉ sử dụng các công nghệ AR để chỉ mô tả cho HS thì cũng chỉ là một trong những giải pháp minh họa sống động chứ chưa thể tạo động lực sáng tạo cho học sinh hết mức, HS chiếm lĩnh kiến thức không những chỉ thông qua nhìn mô hình minh họa mà còn cần phải “ Cầm, nắm, hòa mình” vào mô hình kiến thức. Và đặc biệt hơn nữa để HS phát huy được năng lực chung cũng như năng lực đặc thù đó là việc học sinh tự tạo ra các mô hình, tự chiếm lĩnh kiến thức thì mới nhớ lâu, nhớ kỹ và vận dụng được thành thạo kiến thức. Vì vậy mà dạy học theo định hướng STEM ngày càng tỏ rõ thế mạnh và kích thích tư duy, phát triển năng lực cho học sinh. Chính vì vậy, qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, tôi đúc kết kinh nghiệm và xây dựng thành đề tài “Dạy học theo định hướng STEM bằng “Công nghệ thực tế ảo tăng cường” trong Toán học nhằm phát triên năng lực cho HS THPT đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới” Qua nghiên cứu và tìm hiểu tôi thấy việc áp dụng công nghệ AR vào dạy học đã có thực hiện nhưng chỉ là ứng dụng trong 1 bộ môn hay 1 phần nhỏ mô tả, riêng với bộ môn Toán học thì chưa thấy áp dụng nhiều trên thế giới và tại Việt Nam. Đề tài tôi thực hiện thể hiện tính mới, tính áp dụng thực tiễn trong bối cảnh giáo dục hiện nay, đặc biệt việc dạy học theo định hướng STEM là giải pháp để phát triển năng lực của học sinh một cách tối ưu. Trong sáng kiến kinh nghiệm này, tôi trình bày những kinh nghiệm cá nhân về ứng dụng của AR trong việc bổ trợ thông tin cho một số bài học có khả năng áp dụng và phù hợp với phương pháp, phương tiện này trong môn Toán thông qua dạy học theo định hướng STEM. Qua đó, tôi mong muốn đóng góp vào việc nâng cao chất lượng môn học Toán, hình thành cho HS những năng lực chung và năng lực chuyên biệt trong môn Toán nhằm đáp ứng yêu cầu định hướng của chương trình giáo dục phổ thông mới 2
2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu 2.1. Mục đích nghiên cứu - Thấy được ý nghĩa, vai trò của việc ứng dụng AR để bổ trợ thông tin cho bộ môn Toán giúp HS hình thành và phát triển các năng lực cần thiết theo định hướng chương trình giáo dục đổi mới - Xác định các phương pháp và cách thức tổ chức, hướng dẫn HS sử dụng công nghệ AR trong việc hỗ trợ thông tin giúp việc học tập môn Toán trở nên sinh động, hấp dẫn hơn học sinh có thể thực hành, “ Cầm nắm” được những mô hình không gian sống động mà trong quá trình học chỉ nhìn thấy trên hình ảnh mô phỏng. - Định hướng thiết kế chủ đề STEM có sử dụng công nghệ AR giúp HS hình thành và phát triển các năng lực cần có. 2.2. Phạm vi nghiên cứu Người viết nghiên cứu vai trò, cách thức ứng dụng công nghệ AR để bổ trợ thông tin phần lý thuyết cũng như mở rộng tìm tòi cho học sinh THPT trong dạy học Toán nhằm giúp HS hình thành và phát triển các năng lực chung và năng lực chuyên biệt đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới. 3. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra, khảo sát - Phương pháp phân tích tổng hợp - Phương pháp thống kê, so sánh - Phương pháp thực nghiệm sư phạm…. 4. Các bước thực hiện đề tài - Khảo sát thực tiễn việc sử dụng công nghệ AR vào giảng dạy Toán tại 3 trường trên địa bàn Thị xã Hoàng Mai, huyện Quỳnh Lưu . - Tổng hợp kết quả điều tra và phân tích số liệu thu thập được để đưa ra kết luận về thực trạng vấn đề và tính thiết thực, cần thiết của vấn đề nghiên cứu - Đề xuất các kinh nghiệm của bản thân đã đúc rút được trong quá trình áp dụng công nghệ AR vào giảng dạy, hướng dẫn HS sử dụng công nghệ này vào việc học tập Toán giúp các em hình thành và phát triển được các năng lực cần có. - Soạn giáo án theo hướng phát triển năng lực HS, có ứng dụng công nghệ AR. Từ đó thực nghiệm tại các lớp đã chọn. Sau khi giảng dạy có hình thức kiểm tra, đánh giá được sự tiến bộ của các em và để đánh giá tính hiệu quả của đề tài - Phân tích kết quả sau khi đã tác động. Đưa ra kết luận về tính thiết thực, khả năng ứng dụng của đề tài nghiên cứu. 3
PHẦN II. NỘI DUNG I. CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Cơ sở lý luận 1.1.1. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh trung học: Quán triệt tinh thần Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 của Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã đề ra nhiệm vụ: “Đổi mới chương trình nhằm phát triển năng lực và phẩm chất người học, hài hòa đức, trí, thể, mỹ; dạy người, dạy chữ và dạy nghề. …Tiếp tục 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”. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xây dựng Chương trình giáo dục phổ thông (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo)với mục tiêu hình thành và phát triển cho học sinh những phẩm chất chủ yếu: yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm; đồng thời, hình thành và phát triển cho học sinh những năng lực cốt lõi (bao gồm những năng lực chung được hình thành, phát triển thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo) và những năng lực đặc thù được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực khoa học, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mĩ, năng lực thể chất. Chương trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực là dạy học định hướng kết quả đầu ra, chú trọng năng lực vận dụng tri thức vào thực tiễn. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực là mô hình dạy học nhằm phát triển tối đa năng lực của người học, trong đó, người học tự mình hoàn thành nhiệm vụ nhận thức dưới sự tổ chức, hướng dẫn của người dạy. Quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học trên nguyên lý:- Học đi đôi với hành;- Lý luận gắn với thực tiễn;- Giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội Để đáp ứng được yêu cầu dạy- học theo định hướng phát triển năng lực HS, Nghị quyết số 29-NQ/TW cũng định hướng một trong những để giải pháp thực hiện là “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. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học”. Chương trình giáo dục phổ thông mới ban hành cũng xác định một trong những năng lực mà HS cần đạt được đó chính là năng lực ứng dụng CNTT. Nghĩa là một trong những năng lực cốt lõi mà HS phải đạt được qua quá trình học phổ thông chính là biết sử dụng CNTT để hỗ trợ học tập và đi vào thực tiễn cuộc sống. 4
1.1.2. Dạy học theo định hướng STEM a. Khái niệm STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chiasẻ kết quả đó với những người khác. “Science” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, đó là các câu hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các "Kiến thức" khoa học. Ngược lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới. Như vậy, trong chu trình STEM, "Science" được hiểu không chỉ là "Kiến thức" thuộc các môn khoa học (như Vật lí, Hoá học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy, "Engineering" trong chu STEM không chỉ là "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo ra "Công nghệ" mới. Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mô hình 5
"xoáy ốc" mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn. b. Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới). Như vậy, mỗi bài học STEM sẽ đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. + Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. + Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. + Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật và triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học, kĩ thuật là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. c. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: – Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công 6
nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất. – Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. – Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. – Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. – Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. ` 1.1.3. Ứng dụng thực tế ảo tăng cường trong giáo dục (ar educaition) a. Khái niệm thực tế ảo VR, thực tế ảo tăng cường AR: Công nghệ thực tế ảo (Công nghệ VR) là môi trường mô phỏng thế giới thực, trong môi trường mô phỏng đó, con người có thể di chuyển, khám phá, cảm nhận và trải nghiệm một cách chân thực. Người xem có thể thực hiện các thao tác: tiến - lùi, xoay trái, quay phải để có được những góc nhìn chân thực nhất, đem lại những trải nghiệm đầy thực tế và ấn tượng.. Một khía cạnh khác là hình thức đào tạo từ xa. Với thực tế ảo, chỉ cần ngồi tại nhà và đeo kính VR, người học sẽ có cảm giác như đang ngồi ngay tại lớp học nghe giảng, vấn đề về khoảng cách địa lý sẽ chẳng còn là nỗi lo với các học viên. Công nghệ thực tế ảo tăng cường Augmented Reality (AR) là công nghệ không còn quá mới lạ trong xã hội hiện nay. Kể từ khi ra đời những năm 80 của thế kỷ trước, nó dần được ứng dụng trong các lĩnh vực rộng khắp. AR là một công nghệ cho phép lồng ghép thông tin ảo vào thế giới thực (và ngược lại), nó giúp người sử dụng tương tác với những nội dung số trong thực tại (như chạm vào, phủ vật thể lên trên - nói dễ hiểu là ghép ảnh theo dạng 3D). Hiện nay, AR đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nổi bật là các trò chơi, quảng cáo, bảo trì - sửa chữa sản phẩm, y học và giáo dục. Công 7
nghệ “biến ảo ảnh thành hiện thực” này đang được ứng dụng trong các lớp học tại các quốc gia phát triển trên thế giới. Những ứng dụng được áp dụng AR nhằm minh họa các kiến thức phổ thông cho học sinh, sinh viên như ITCraft: Pop Up Sách; Aurasma;Arloon… AR sẽ đem đến những trải nghiệm người dùng mới mẻ, mang lại bước tiến mới trong lĩnh vực khoa học công nghệ. Khác với thực tế ảo (Virtual Reality - VR), vốn được thiết kế cho người sử dụng tương tác hoàn toàn trong không gian mô phỏng, AR giúp người dùng tương tác với nội dung ảo trong môi trường thật. Sự tương tác của đồ họa, âm thanh và các cảm giác cải tiến khác trong môi trường thực tế - tất cả đều được hiển thị trong thời gian và không gian thực. Thực tế ảo đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong giáo dục Với đặc điểm này, AR có thể là tương lai của giáo dục 4.0. Với những tính năng thiết thực, AR sẽ góp phần hỗ trợ các mục tiêu học tập cá nhân của sinh viên bằng cách đưa nội dung học lý thuyết vào thực hành, trải nghiệm trực tiếp thông qua tương tác một cách sinh động và tiết kiệm chi phí. AR không chỉ góp phần đưa nội dung học tập tới học sinh một cách hấp dẫn, mà thông qua đó, học sinh còn đạt được hiểu biết tốt hơn về các khái niệm mà giáo viên đã giải thích trong bài giảng trên lớp hoặc đọc trong sách giáo khoa truyền thống., đoạn âm thanh, video, đồ họa… b. Các ứng dụng thực tế ảo tăng cường trong dạy học môn toán  HP REVEAL - Augmented Reality Tools HP reveal-Augmented Reality (AR) cung cấp cho chúng ta một cách nhìn mới và tương tác với môi trường tự nhiên của chúng ta. Là công cụ hiệu quả hỗ trợ cho học sinh trãi nghiệm các bài học một cách sinh động. 8
HP Reveal là một ứng dụng miễn phí dành cho thiết bị di động dựa trên iOS và Android, cung cấp nền tảng cho bất kỳ ai khám phá thực tế mở rộng ở mọi nơi! Nó nâng cao trải nghiệm của chúng tôi bằng cách biến bất kỳ mẫu bề mặt đặc biệt nào thành màn hình tương tác của hình ảnh động, đoạn âm thanh, video, đồ họa, v.v. Tải phần mềm cho Adroid và cài file APK bên ngoài Google play bằng đường link sau: https://drive.google.com/file/d/1DFY8rPn7YZYKce34EZHm5awqK7ALPcMT/vi ew?usp=sharing Hướng dẫn sử dụng: https://www.youtube.com/watch?v=ATAao1DVa80  MIND MAP AR, (Augmented Reality ARCore Mind Mapping) Bản đồ tư duy 3D với ứng dụng bản đồ thực tế ảo tăng cường đầu tiên cho Google ARCore. Bạn có thể giải phóng sức mạnh bẩm sinh của não bằng cách lập bản đồ tư duy trong không gian 3D với thực tế tăng cường. Ta có thể đi qua và xung quanh bản đồ tư duy AR của bạn. Không cần phải lãng phí thời gian vào việc định dạng, sắp xếp hoặc giãn cách trên bề mặt. Tiêu điểm tính năng : - Lập bản đồ tư duy thực tế ảo tăng cường 3D; Truyền bản đồ AR đến màn hình lớn bằng Chromecast - Chia sẻ tệp bản đồ tư duy cho người khác hoặc xuất bản phác thảo văn bản 9
- Hỗ trợ siêu liên kết ( Với mỗi nút bản đồ tư duy các bạn có thể chèn vào 1 đường link bởi các file tài liệu, hình ảnh, âm thanh, video hay bất cứ mô hình mô tả nào ) - Các file tạo ra có thể đính kèm trong lưu trữ đám mây (GDrive, OneDrive, Dropbox, Evernote) - Nhập bản đồ và các nút lệnh bằng giọng nói tức thì - Thêm chi tiết văn bản dài vào các nút bản đồ tư duy - Nhập các tệp FreeMind; Mở rộng / Thu gọn chi nhánh - Các mối quan hệ hướng; Tùy chọn nền VR Canvas Tải phẩn mềm Mind Map AR trên Google play Tài liệu hướng dẫn sử dụng đầy đủ tại: https://www.mindmapar.com  GEOGEBRA 3D TRÊN IOS HAY GEOGEBRA AR TRÊN ANDROID Dễ dàng giải các bài toán 3D, đồ thị các hàm và bề mặt 3D, tạo các cấu trúc hình học trong 3D, lưu và chia sẻ kết quả của bạn. Với thực tế ảo tăng cường AR được kích hoạt, bạn có thể đặt các đối tượng toán học trên bất kỳ bề mặt nào và đi bộ xung quanh chúng! Hàng triệu người trên thế giới sử dụng GeoGebra để học toán và khoa học. 10
• Vẽ các hàm f (x, y) và các bề mặt tham số • Tạo vật rắn, hình cầu, mặt phẳng và nhiều vật thể 3D khác • Nhận điểm giao nhau và mặt cắt ngang • Trải nghiệm thanh trượt, điểm, đồ thị và hình học đều hoạt động cùng nhau • Tìm kiếm các hoạt động học tập miễn phí trực tiếp từ ứng dụng của chúng tôi • Lưu và chia sẻ kết quả của bạn với bạn bè và giáo viên Trang web để tải phần mềm và hướng dẫn sử dụng: https://www.geogebra.org/download hoặc tìm phần mềm geogebra 3d calculator trên appstore hay googleplay  AR PLATONIC SOLIDS Ứng dụng này cho thấy năm khối đa diện đều trong thực tế tăng cường và nhiều hình hình học khác được sử dụng trong các trường học trung học. Để sử dụng được ứng dụng này làm theo các bước sau Bước 1. Tải ứng dụng về smartphone Bước 2. Tải mã QR Code và in ra giấy: https://docs.google.com/document/d/1zK0ve_SFOzpKygVXykRnz0awta83bLcV2 oKfGd4XFfk/edit 11
 ARGEO (Augmented Reality Geometry) - Trải phẳng các hình không gian Một ứng dụng Android cho giáo dục để giúp học sinh phải biết những điều cơ bản của hình học không gian cơ bản (16 dạng hình) như: - Hình lăng trụ - Hình trụ - Hình cầu cầu - Hình chóp. Ứng dụng sử dụng kỹ thuật 3D với Augmented Reality (AR) Hỗ trợ. Bằng cách tải tài liệu Flash card ( Thẻ) in ra để hỗ trợ AR bởi đường link: https://drive.google.com/open?id=1M9C_jXbjYgm_I-G5-0r5K37h2aQ0GPrx Phiên bản này của ứng dụng có 3 cấp độ: 1- Khái niệm cơ bản của Shapes 2- Phân loại Shapes 3 Nets ( Trải hình) Mỗi cấp độ có 2 giai đoạn: 1- Đào tạo giai đoạn: tìm hiểu các thông tin. 2- Kiểm tra giai đoạn: Khi áp dụng và thử nghiệm hiểu biết về thông tin. Để sử dụng các bạn thực hiện theo các bước sau: Bước 1. Tải ứng dụng tại địa chỉ: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.exploreFuture.ARGeo Bước 2. Tải FlashCard và in ra để hỗ trợ AR: https://drive.google.com/file/d/1M9C_jXbjYgm_I-G5-0r5K37h2aQ0GPrx/view Bước 3. Mở ứng dụng lên, soi camera và trải nghiệm các hình ảnh thu được. Video hướng dẫn bằng tiếng Anh: https://www.youtube.com/watch?time_continue=238&v=9JKIWd42Mus&feature =emb_logo Đây là phần mềm vừa chơi trò chơi vừa ôn tập kiến thức về các loại hình không gian phù hợp cho đối tượng học sinh 11 và 12  SHAPES 3D GEOMETRY LEARNING  AR GEOMETRY 12
 GEO-AR (tương tự như GeoGebra 3D) 13
1.2. Cơ sở thực tiễn và thực trạng vấn đề nghiên cứu Đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục theo định hướng phát triển năng lực, việc dạy học Toán cũng phải đổi mới theo xu thế đó. Trong đó định hướng những phẩm chất và năng lực cần có của học sinh THPT như sau Chương trình môn Toán giúp học sinh đạt các mục tiêu chủ yếu sau: - Hình thành và phát triển năng lực toán học bao gồm các thành tố cốt lõi sau: năng lực tư duy và lập luận toán học; năng lực mô hình hoá toán học; năng lực giải quyết vấn đề toán học; năng lực giao tiếp toán học; năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán. - Góp phần hình thành và phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung theo các mức độ phù hợp với môn học, cấp học được quy định tại Chương trình tổng thể. - Có kiến thức, kĩ năng toán học phổ thông, cơ bản, thiết yếu; phát triển khả năng giải quyết vấn đề có tính tích hợp liên môn giữa môn Toán và các môn học khác như Vật lí, Hoá học, Sinh học, Địa lí, Tin học, Công nghệ, Lịch sử, Nghệ thuật,...; tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, áp dụng toán học vào thực tiễn. 14
- Có hiểu biết tương đối tổng quát về sự hữu ích của toán học đối với từng ngành nghề liên quan để làm cơ sở định hướng nghề nghiệp, cũng như có đủ năng lực tối thiểu để tự tìm hiểu những vấn đề liên quan đến toán học trong suốt cuộc đời. Nói tóm lại, các năng lực mà môn Toán hướng đến hình thành cho học sinh là Năng lực tự học; Năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực sáng tạo; Năng lực hợp tác; Năng lực giao tiếp, Năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông; Môn Toán góp phần hình thành và phát triển cho học sinh năng lực toán học (biểu hiện tập trung nhất của năng lực tính toán) bao gồm các thành phần cốt lõi đã nêu trên Vai trò của việc dạy học Toán nhằm hình thành và phát triển năng lực cho HS là rất to lớn. Thế nhưng, từ nhiều năm nay, trong đại bộ phận HS nói chung, HSTHPT nói riêng tồn tại thực trạng lười đọc tài liệu và sách giáo khoa Toán, ỷ lại vào các bài giảng của giáo viên và các tài liệu có sẵn phương pháp giải toán. Đa số HS đều chỉ ra rằng thông tin, ký hiệu trên SGK là khô khan và một chiều, ít có hình ảnh trực quan. Toán học là bộ môn khoa học mang tính logic và có tính kế thừa từng cấp học, học sinh muốn lĩnh hội tốt môn Toán thì đòi hỏi cần có bề dày kiến thức, nhớ kiến thức cơ bản, muốn biết thêm thông tin về một nhân vật Toán học, công trình toán học kinh điển hay sự kiện nào đó liên quan, HS không có cách nào khác ngoài việc mất công tra tài liệu trên google hoặc đến thư viện. Kể cả như hiện nay khi CNTT phát triển, HS có thể tiếp cận thông tin theo nhiều cách khác nhau như video, âm thanh hay hình ảnh nhưng vẫn là thông tin một chiều và nhàm chán trên mạng Internet. Qua số liệu, thông tin mà chúng tôi thu thập được khi đi sâu khảo sát, điều tra tình hình học Toán của HS ở các trường THPT trên địa bàn thị xã Hoàng Mai và huyện Quỳnh Lưu với 25 GV và 250 em HS được khảo sát bằng các phiếu thăm dò (Số liệu cụ thể đã được phân tích ở Phụ lục 3). chỉ ra rằng - Về giáo viên: Số lượng giáo viên nêu được đầy đủ các năng lực cần có của học sinh theo chương trình đổi mới chỉ 5/25. Các GV còn lại chỉ nêu được 1 số năng lực đặc thù cho HS THPT Có rất ít GV: (3/25) cố gắng tìm kiếm thêm các ứng dụng phổ biến trên các thiết bị điện thoại thông minh, laptop, máy tính bảng phục vụ dạy Toán học để cố gắng phát huy NL của HS. Nhiều giáo viên xác nhận rằng các bài dạy CNTT trong GD hiện nay chỉ là các bài giảng PowerPoint hay E-learning cũng có nhiều hạn chế Rất ít GV (cụ thể 3/25) người hiểu đã từng áp dụng ứng dụng AR phục vụ dạy Toán học để cố gắng phát huy NL của HS - Về học sinh: Đa số HS đều cảm thấy nội dung bài học Toán học tương đối khó hiểu, khô khan, chưa có giá trị áp dụng thực tiễn. 25/150 HS thấy rằng có rất ít GV cố gắng số tìm kiếm thêm các ứng dụng phổ biến trên các thiết bị điện thoại thông minh, laptop, máy tính bảng phục vụ dạy Toán học để cố gắng phát huy NL của HS. Hầu như HS rất hạn chế của sử dụng các ứng dụng CNTT để tìm hiểu bài 15
học nhưng lại có nhu cầu được học phần Toán học bài học thông qua các ứng dụng CNTT có thể sử dụng cho cả GV và HS để cùng soạn, cùng trình bày quan điểm cá nhân. Có rất ít HS đã từng áp dụng ứng dụng AR phục vụ học Toán học để cố gắng phát huy NL của cá nhân Cũng trong cuộc khảo sát này, về phía giáo viên, các thầy cô cũng khẳng định, trong giờ học Toán của bản thân mình, việc ứng dụng CNTT trong dạy học vẫn chủ yếu là từ phía GV. GV cũng chỉ suy nghĩ đơn giản ứng dụng CNTT là soạn bài trên máy tính, dùng laptop để in giáo án, hoặc dừng lại ở một số bài giảng powepoint. Nhiều giờ dạy học mặc dù có sử dụng máy tính, kết nối internet nhưng chỉ dừng lại như một phương tiện trình chiếu thay thế việc viết bảng và đọc thuộc giáo án của GV, phục vụ cho hoạt động thuyết trình truyền thụ nội dung bài học đã được chuẩn bị sẵn. Với cách dạy học này, CNTT chỉ có thể giải phóng sức lao động cơ học cho GV còn HS vẫn chỉ tiếp nhận một chiều. HS vẫn chưa phải là những chủ thể tích cực, sáng tạo, chủ động. Sự hỗ trợ này của CNTT là chưa phù hợp với quan điểm và mục tiêu dạy học mới nhấn mạnh đến việc hình thành năng lực cho người học, chú trọng phát huy vai trò chủ thể cho HS. Một vấn đề còn khá mới mẻ đó là dạy học theo định hướng STEM đặc biệt ở bộ môn Toán. Theo khảo sát của chúng tôi sau khi được tập huấn dạy học theo định hướng STEM của BGD và SGD xong, cùng với sự chỉ đạo kiên quyết của SGD và nhà trường cũng đã tổ chức được một số chủ đề STEM nhưng chủ yếu là các môn KHTN chứ môn Toán là rất ít. Theo nghiên cứu điều tra khảo sát các giáo viên và học sinh chúng tôi thấy: - Về phía giáo viên: Theo cách hiểu của đa số giáo viên thì bộ môn Toán trong dạy học STEM chỉ là công cụ nên ít quan tâm và chỉ tạo các chủ đề STEM đối phó. Việc hiểu dạy học STEM là có sản phẩm thực tế và phải có ứng dụng thực tiễn làm khó các giáo viên tìm ra các chủ đề thích hợp. Các giáo viên được phân công phụ trách cũng chỉ là qua loa chiếu lệ hoặc xin nhau các chủ đề STEM để thực hiện trong tổ mà không giám đột phát hay tự mình tìm tòi các chủ đề mới. Về dạy học theo chủ đề STEM: rất ít GV đã từng dạy học theo chủ đề STEM nhằm phát huy NL của HS nên cũng ít học sinh được tiếp cận với các chủ đề STEM đặc biệt hơn là bộ môn toán - Về phía học sinh: Với đối tượng học sinh cấp THPT luôn đặt ra mục tiêu thi ĐHCĐ nên chủ yếu học nhanh, học các phương phải giải toán mà ít được trải nghiệm sáng tạo, không tự mình tìm tòi kiến thức tìm tòi sự sáng tạo Toán học, tóm lại nhiều em bị đánh mất khả năng tự học, hạn chế khả năng giao tiếp và hoạt động tập thể. Tuy nhiên khi được giao các chủ đề trải nghiệm, tự mình sáng tạo các sản phẩm STEM theo định hướng của giáo viên thò các em lại rất hào hứng và sẵn sàng để tạo ra các sản phẩm STEM có chất lượng. Việc dạy học theo định hướng STEM thông qua trải nghiệm AR là một hướng đi khá mới mẻ tạo sức lôi cuốn cho học sinh phát triển các năng lực chung và năng lực Toán học đặc thù Để khắc phục những hạn chế trên và tạo ra cho HS một môi trường học tập Toán sinh động hấp dẫn cuốn hút, các ứng dụng của AR sẽ góp phần hỗ trợ các 16