Luận án: Xây dựng tình huống khám phá toán THPT với sự hỗ trợ của máy tính cầm tay

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN VĂN HƯNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ TÌNH HUỐNG KHÁM PHÁ TRONG DẠY HỌC TOÁN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH CẦM TAY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2022 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN VĂN HƯNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ TÌNH HUỐNG KHÁM PHÁ TRONG DẠY HỌC TOÁN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH CẦM TAY Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán học Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS NGUYỄN DANH NAM 2. TS NGUYỄN ANH TUẤN THÁI NGUYÊN - 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được hoàn thành với sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của nhiều nhà khoa học. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận án là trung thực.

Những kết luận khoa học của luận án chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Thái Nguyên, ngày 26 tháng 3 năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Văn Hưng ii LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán, khoa Toán, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ quý báu của các tập thể và cá nhân. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Danh Nam và PGS.TS Nguyễn Anh Tuấn đã tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các phòng, ban chức năng; tập thể các thầy giáo, cô giáo khoa Toán; các thầy giáo, cô giáo chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán học trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại trường. Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Sở Giáo dục và Đào tạo Thái Nguyên đã tạo điều kiện về thời gian và giúp đỡ để tôi học tập, nghiên cứu. Xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo, giáo viên và các em học sinh các trường trung học phổ thông đã giúp đỡ tác giả tổ chức khảo sát và thực nghiệm đề tài. Tác giả cũng xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các nhà nghiên cứu sư phạm đã gửi ý kiến đóng góp để luận án được hoàn thiện hơn.

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn động viên, khích lệ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Thái Nguyên, ngày 26 tháng 3 năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Văn Hưng iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài…………………………………………………………. Mục đích nghiên cứu…………………………………………….

Nhiệm vụ nghiên cứu…………………………………………………. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu…………………. Giả thuyết khoa học……………………………………………………. Phương pháp nghiên cứu……………………………………………….

Những vấn đề đưa ra bảo vệ………………………………………. Những đóng góp luận án…………………………. Bố cục của luận án……………………………………………………. Tổng quan một số kết quả nghiên cứu về dạy học khám phá……… 7 1.

Một số kết quả nghiên cứu nước ngoài…………………. Một số kết quả nghiên cứu ở Việt Nam…………………. Tổng quan một số kết quả nghiên cứu về sử dụng máy tính cầm tay trong dạy học toán………………………………………………………. Dạy học khám phá……………………………………………………… 17 1.

Một số khái niệm cơ bản…………………………………. Đặc trưng của dạy học khám phá…………………………… 18 1. Thể hiện của hoạt động khám phá trong dạy học toán. Tình huống khám phá trong dạy học……………………………….

Tình huống dạy học…………………………………………… 21 1. Tình huống khám phá………………………………………… 23 1. Phương tiện dạy học…………………………………………………. Khái niệm về phương tiện dạy học………………………… 25 1.

Vai trò và chức năng của phương tiện dạy học…………. Một số hình thức sử dụng phương tiện trong dạy học……… 29 1. Máy tính cầm tay với vai trò là một phương tiện dạy học………. Sơ lược về lịch sử máy tính cầm tay………………………… 31 1.

Quan niệm về máy tính cầm tay sử dụng trong dạy học…… 32 1. Vai trò và chức năng của máy tính cầm tay trong dạy học… 34 1. Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề toán học cho học sinh thông 38 qua hoạt động khám phá với sự hỗ trợ của máy tính cầm tay. Khái niệm về năng lực.

Năng lực giải quyết vấn đề. Các thành tố của năng lực giải quyết vấn đề. Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề toán học cho học 42 sinh thông qua hoạt động khám phá với sự hỗ trợ của máy tính cầm tay. Các mức độ của hoạt động khám phá với máy tính cầm tay………… 50 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1…………………………………………………… 55 Chương 2.

NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG DẠY HỌC MÔN TOÁN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH CẦM TAY…………………………………………………………………. Mục đích nghiên cứu…………………………………………………. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………… 56 2. Kết quả nghiên cứu thực trạng sử dụng máy tính cầm tay trong dạy học toán ở trường trung học phổ thông…………………………………… 57 2.

Nội dung khảo sát…………………………………………. Kết quả khảo sát…………………………………………….… 57 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2……………………………………………………… 72 Chương 3. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ TÌNH HUỐNG KHÁM PHÁ TRONG DẠY HỌC TOÁN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH CẦM TAY……. Nguyên tắc định hướng xây dựng tình huống…………………….

Xây dựng và sử dụng một số tình huống khám phá trong dạy học toán trung học phổ thông với sự hỗ trợ của máy tính cầm tay………. Quy trình xây dựng và sử dụng tình huống khám phá…. Nhóm tình huống 1: Sử dụng máy tính cầm tay hỗ trợ học sinh tính toán, dự đoán quy luật, xây dựng các giả thuyết khoa học…… 76 v 3. Nhóm tình huống 2: Sử dụng máy tính cầm tay hỗ trợ hoạt động mô hình hóa toán học………………………………………………… 103 3.

Nhóm tình huống 3: Sử dụng máy tính cầm tay khám phá các hình thức biểu diễn toán học. ………………………………………… 120 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3…………………………………………………… 131 Chương 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM………………………………… 132 4. Mục đích, yêu cầu, nội dung thực nghiệm………………………….

Thời gian, quy trình và phương pháp thực nghiệm sư phạm……. Thời gian thực nghiệm sư phạm………………………. Quy trình tổ chức thực nghiệm sư phạm…………………… 134 4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm………………………… 134 4.

Tiến trình thực nghiệm sư phạm……………………………………. Thực nghiệm sư phạm vòng 1……………………………. Thực nghiệm sư phạm vòng 2………………………….… 142 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4……………………………………………….…… 153 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN……………………………………………………………… 154 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 155 PHỤ LỤC 1…………………………………………………………………… 166 PHỤ LỤC 2…………………………………………………………………… 177 PHỤ LỤC 3…………………………………………………………………… 180 PHỤ LỤC 4…………………………………………………………………… 185 PHỤ LỤC 5…………………………………………………………………… 186 PHỤ LỤC 6…………………………………………………………………… 200 iv BẢNG GHI CHÚ NHỮNG CỤM TỪ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Đọc là 1. CNTT Công nghệ thông tin 2.

DHKP Dạy học khám phá 3. GDPT Giáo dục phổ thông 4. GQVĐ Giải quyết vấn đề 5. GV Giáo viên 6.

HS Học sinh 7. MTCT Máy tính cầm tay 8. SGK Sách giáo khoa 9. PT Phương trình 10.

THPT Trung học phổ thông 11. THDH Tình huống dạy học v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Biểu hiện năng lực GQVĐ của HS THPT.2 Các mức độ hoạt động khám phá với MTCT.1 Những lợi ích từ việc sử dụng MTCT theo đánh giá của HS.2 Những lợi ích từ việc sử dụng MTCT theo đánh giá của GV.3 Những thách thức trong việc sử dụng MTCT theo GV.4 Những thách thức trong việc sử dụng MTCT theo CBQL.1 Phân bố điểm kiểm tra chất lượng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trước thực nghiệm vòng 1.2 Phân bố điểm kiểm tra chất lượng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 1.3 Phân bố tần suất tích lũy hội tụ lùi của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 1.4 Số liệu phân tích kết quả thực nghiệm vòng 1.5 Bảng phân tích kết quả thực nghiệm vòng 1.6 Phân bố điểm kiểm tra chất lượng.7 Bảng số liệu trước thực nghiệm vòng 2.8 Bảng phân tích trước thực nghiệm vòng 2.9 Kết quả đánh giá năng lực GQVĐ của HS.10 Phân bố điểm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 2.11 Phân bố tần suất tích lũy hội tụ lùi của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 2.12 Bảng số liệu sau thực nghiệm vòng 2.13 Bảng phân tích sau thực nghiệm vòng 2. 149 Bảng 5 Các biểu hiện của NL GQVĐ và mức độ hỗ trợ của MTCT. 177 Bảng 6 Thang đánh giá năng lực GQVĐ.

183 vi DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ Sơ đồ: Sơ đồ 3.1 Xây dựng tình huống khám phá.2 Quy trình sử dụng tình huống khám phá với MTCT.3 Quy trình sử dụng MTCT hỗ trợ tính toán.4 Khám phá bằng tìm tòi, dự đoán.5 Phân tích vấn đề bài toán với MTCT.6 Chu trình mô hình hóa toán học.1 Hình thức tiếp cận với MTCT của GV.2 Tỷ lệ GV được tham gia bồi dưỡng, tập huấn về MTCT.3 Hình thức tiếp cận với MTCT của HS.4 Mức độ sử dụng MTCT của HS.5 Mức độ tự tin của HS khi sử dụng MTCT.6 Sử dụng MTCT trong các tình huống học tập của HS.7 Sử dụng MTCT trong các tình huống dạy học của GV.1 Đa giác đồ biểu thị điểm kiểm tra chất lượng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trong thực nghiệm vòng 1.2 Đồ thị biểu diễn đường tần suất tích lũy hội tụ lùi của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 1.3 Đa giác đồ biểu thị điểm kiểm tra chất lượng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trước thực nghiệm vòng 2.4 Biểu đồ so sánh năng lực GQVĐ của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 2.5 Đồ thị biểu diễn đường tần suất tích lũy hội tụ lùi của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 2. Lí do chọn đề tài 1. Luật Giáo dục 2019 [30], xác định: “Mục tiêu giáo dục nhằm phát triển toàn diện con người Việt Nam có đạo đức, tri thức, văn hóa, sức khỏe, thẩm mỹ và nghề nghiệp; có phẩm chất, năng lực và ý thức công dân; có lòng yêu nước, tinh thần dân tộc, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội; phát huy tiềm năng, khả năng sáng tạo của mỗi cá nhân; nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp xây dựng, bảo vệ Tổ quốc và hội nhập quốc tế”. Chính vì vậy, đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục và đào tạo ở nước ta đang là vấn đề cấp thiết hiện nay, Nghị quyết Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương Đảng (khoá XI) [37], về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo tiếp tục khẳng định “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học.