Dạy học số học 6 theo định hướng giáo dục STEM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN ANH TUẤN DẠY HỌC SỐ HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HỌC HÀ NỘI – 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN ANH TUẤN DẠY HỌC SỐ HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN TỐN HỌC) Mã số: 8140209.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Chí Thành HÀ NỘI - 2022 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tồn thể thầy giáo, cán Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho học viên suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Đặc biệt, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Chí Thành dành nhiều thời gian tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu, thầy giáo, cô giáo tổ Tự nhiên em học sinh khối trường Trung học sở Ngơ Sĩ Liên, quận Hồn Kiếm, thành phố Hà Nội hợp tác, giúp đỡ trình điều tra thực trạng tiến hành thực nghiệm sư phạm Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè bạn học viên lớp cao học Toán QH-2019-S, trường Đại học Giáo dục ủng hộ, động viên tạo điều kiện giúp đỡ để hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2022 Tác giả Nguyễn Anh Tuấn i MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Giả thuyết khoa học đề tài Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở lý luận giáo dục STEM 1.1.1 Dạy học tích hợp 1.1.2 Khái niệm STEM 1.1.3 Khái niệm giáo dục STEM 1.1.4 Mục tiêu giáo dục STEM 1.1.5 Đặc trưng giáo dục STEM 1.1.6 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM 10 1.2 Cơ sở thực tiễn 11 1.2.1 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM 11 1.2.2 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM 13 1.2.3 Phân tích chương trình Tốn (chương trình giáo dục phổ thông 2018) 26 1.3 Khảo sát thực trạng 44 1.3.1 Thực trạng thiết kế tổ chức dạy học mơn Tốn theo định hướng giáo dục STEM 44 1.3.2 Thực trạng học tập học sinh lớp dạy học mơn Tốn theo định hướng giáo dục STEM 47 ii CHƯƠNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP DẠY HỌC SỐ HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 51 2.1 Các biện pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM 51 2.1.1 Biện pháp 1: Xây dựng triển khai kế hoạch dạy học học theo định hướng giáo dục STEM, kế hoạch dạy học chủ đề STEM 51 2.1.2 Biện pháp 2: Xây dựng hoạt động kiểm tra đánh giá STEM 61 2.1.3 Biện pháp 3: Tổ chức câu lạc STEM 63 2.2 Thiết kế hoạt động dạy học nội dung học STEM 66 2.2.1 Bài Phép trừ số nguyên âm 66 2.2.2 Bài Phép chia số tự nhiên 72 2.3 Thiết kế hoạt động dạy học chủ đề STEM 78 2.3.1 Chủ đề Bảng xác định múi 78 2.3.2 Chủ đề Bảng xác định năm Can Chi 93 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 106 3.1 Mục đích thực nghiệm 106 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 106 3.3 Đối tượng thực nghiệm 106 3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 107 3.5 Cách thức tổ chức thực nghiệm sư phạm 108 3.6 Đánh giá kết thực nghiệm 108 3.6.1 Kiểm tra khảo sát lớp thực nghiệm với lớp đối chứng 108 3.6.2 Xử lý kết thực nghiệm 109 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 120 Kết luận 120 Khuyến nghị 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Giáo dục STEM Chương trình GDPT 2018 Hình 1.2 Mức độ áp dụng giáo dục STEM trường phổ thơng Hình 1.3 Đặc trưng giáo dục STEM Hình 1.4 Tiêu chí xây dựng học STEM 14 Hình 1.5 Tiêu chí chủ đề STEM 19 Hình 1.6 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 21 Hình 1.7 Hai đường dạy học định lí 24 Hình 1.8 Các bước để giải tốn 25 Hình 2.1 Các loại hình hoạt động câu lạc STEM 65 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Nội dung mơn Tốn chương trình giáo dục phổ thông 2018 26 Bảng 3.1 Bảng phân bố tần suất kiểm tra 111 Bảng 3.2 Bảng phân bố tần suất tích lũy kiểm tra 111 Bảng 3.3 Tổng hợp kết kiểm tra 112 Bảng 3.4 Tổng hợp tham số thống kê chất lượng kiểm tra 112 v DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1 Số GV tìm hiểu tập huấn 44 Biểu đồ 1.2 Số GV tìm hiểu tập huấn giáo dục theo định hướng STEM 45 Biểu đồ 1.3 Tần suất vận dụng phương thức giáo dục theo định hướng STEM dạy học Toán 46 Biểu đồ 1.4 Những khó khăn chủ yếu vận dụng phương thức giáo dục STEM dạy học Toán 46 Biểu đồ 1.5 Thống kê tần suất nghe dự án/bài học theo định hướng STEM 48 Biểu đồ 1.6 Thống kê tần suất làm dự án/bài học theo định hướng STEM môn học trường Tiểu học 48 Biểu đồ 1.7 Thống kê tần suất làm dự án/bài học theo định hướng STEM mơn Tốn Tiểu học 49 Biểu đồ 1.8 Thống kê độ sẵn lòng thử làm dự án/bài học theo định hướng STEM mơn Tốn 49 Biểu đồ 3.1 Thống kê điểm kiểm tra học sinh 110 Biểu đồ 3.2 Đồ thị đường tích lũy kiểm tra 111 Biểu đồ 3.3 Đồ thị phân loại kết học tập học sinh 112 vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, xu hướng chung mà giáo dục tiên tiến giới hướng tới không đánh giá người học qua kiến thức mà xem xét lực vận dụng kiến thức học khả sáng tạo vào giải vấn đề thực tiễn Ở Việt Nam, Nghị 29/NQ-TW Đảng đổi bản, toàn diện giáo dục - đào tạo Nghị 88/2014/QH13 Quốc hội đổi chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông chủ trương chuyển giáo dục Việt Nam từ giáo dục nặng truyền thụ kiến thức sang giáo dục giúp học sinh phát triển toàn diện phẩm chất lực Để đạt mục tiêu đó, giáo dục cần có điều chỉnh nội dung chương trình phương pháp tổ chức dạy học theo hướng tăng cường gắn kết lý thuyết với thực hành, lý luận với thực tiễn, nhà trường gắn với gia đình xã hội Điều thể rõ Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể Trong chương trình này, định hướng dạy học tích hợp xác định rõ cấp, bậc, lớp học định hướng tích hợp đề cập tích hợp theo định hướng giáo dục STEM Giáo dục STEM có ưu điểm trang bị kiến thức cho người học thông qua thực hành ứng dụng, đề cao phát triển lực giải vấn đề nâng cao khả sáng tạo Thông qua hoạt động STEM, người học biết cách vận dụng lí thuyết vào thực tiễn phát triển kĩ thích ứng với cơng việc địi hỏi trí óc Giáo dục STEM giúp đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao ln theo hướng đổi Chính tầm quan trọng STEM vậy, ngày 04/5/2017, Thủ tướng Chính phủ có thị số 16/CT - TTg việc “Tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ tư” mà nhiệm vụ Bộ Giáo dục Đào tạo “thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, công nghệ, kỹ thuật tốn học (STEM) chương trình giáo dục phổ thơng, tổ chức thí điểm số trường phổ thơng từ năm học 2017 - 2018” Năm học 2021 - 2022 này, Bộ Giáo dục Đào tạo triển khai Chương trình Giáo dục phổ thơng 2018 lớp tất trường THCS nước Do đó, nghiên cứu giáo dục STEM dạy học mơn Tốn lớp mang tính thời Vì lý đây, chọn đề tài “Dạy học Số học theo định hướng giáo dục STEM” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn để đề xuất số biện pháp dạy học Số học theo định hướng giáo dục STEM đưa số học mơn Tốn áp dụng STEM Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn giáo dục STEM dạy học mơn Tốn theo định hướng STEM - Khảo sát thực trạng dạy học mơn Tốn (Chương trình giáo dục phổ thơng 2018) theo định hướng giáo dục STEM - Đề xuất số biện pháp dạy học Tốn (Chương trình giáo dục phổ thơng 2018) theo định hướng giáo dục STEM THCS - Thiết kế số học chủ đề dạy học Số học (Chương trình giáo dục phổ thơng 2018) theo định hướng giáo dục STEM - Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính khả thi hiệu đề tài Khách thể đối tượng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học Toán trường THCS 11 Nguyễn Thanh Nga (chủ biên, 2017) - Phùng Việt Hải - Nguyễn Quang Linh - Hoàng Phước Muội, Thiết kế tổ chức chủ đề STEM cho học sinh trung học sở trung học phổ thông, NXB Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh 12 Nguyễn Thanh Nga (chủ biên, 2020) - Trần Thị Gái - Tạ Hoàng Anh Khoa - Lê Nguyễn Thảo Trang - Lê Thanh Trúc, Hướng dẫn thực số kế hoạch dạy học chủ đề giáo dục STEM trường THCS THPT, NXB Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh 13 Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng STEM, Luận án Tiến sỹ Khoa học Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 14 Nguyễn Chí Thành - Đặng Văn Sơn (2019), Giáo dục STEM Việt Nam: Công cụ phương thức, Kỷ yếu Hội thảo 15 Chu Cẩm Thơ (2016), “Bài học từ thay đổi đào tạo/bồi dưỡng giáo viên từ ngày hội STEM ngày Toán học mở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 61(10), tr 195- 201 16 Trần Thái Toàn, Phan Thị Thanh Hội (2017), Rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh thơng qua ứng dụng mơ hình STEM, Kỷ yếu Hội thảo khoa học giáo dục STEM chương trình Giáo dục phổ thông mới, NXB Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh 124 PHỤ LỤC Phụ lục PHIẾU KHẢO SÁT Ý KIẾN CỦA GIÁO VIÊN VỀ VIỆC DẠY HỌC MƠN TỐN THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Kính thưa q thầy/cơ, thực đề tài nghiên cứu “Dạy học Số học theo định hướng giáo dục STEM” Nhằm khảo sát tham khảo ý kiến có nội dung liên quan đến đề tài, ý kiến, nhận xét quý Thầy /Cô nguồn tư liệu vô quan trọng giúp thiết kế dạy học số học mơn Tốn theo định hướng giáo dục STEM có hiệu quả, từ nâng cao chất lượng giảng dạy góp phần vào thành công đề tài Rất mong quý thầy/cô giúp đỡ Phần I: Thông tin cá nhân Họ tên giáo viên (không bắt buộc): Giới tính: Nam  Trình độ đào tạo: Nữ  Cao đẳng  Đại học  Thạc sĩ  Nơi công tác (không bắt buộc):: Số năm giảng dạy: Địa điểm: Thành phố  Nông thôn  Loại hình trường: Chun  Cơng lập  Vùng sâu  Dân lập  Phần II: Nội dung khảo sát Xin thầy cô cho biết số ý kiến việc tổ chức dạy học mơn Tốn theo định hướng giáo dục STEM Câu hỏi 1: Thầy có tìm hiểu tập huấn giáo dục theo định hướng STEM khơng? Có  Khơng  Câu hỏi 2: Theo thầy cơ, có cần tổ chức hoạt động giáo dục STEM dạy học Tốn khơng? Rất cần thiết  Cần thiết  Khơng cần thiết  Hồn tồn khơng  Câu hỏi 3: Thầy vận dụng phương thức giáo dục theo định hướng STEM dạy học Toán chưa? Rất thường xuyên  Thường xuyên  Bình thường  Chưa  Câu hỏi 4: Theo thầy cô, việc vận dụng phương thức giáo dục STEM dạy học Tốn gặp khó khăn gì? Mất thời gian thiết kế chủ đề, hoạt động  Khó chọn lọc chủ đề phù hợp với nội dung dạy  Khơng có nhiều nguồn tư liệu tham khảo  Thiếu thốn sở vật chất, không đảm bảo điều kiện để dạy học theo định hướng giáo dục STEM  Trình độ giáo viên cịn hạn chế  Trình độ học sinh chưa phù hợp  Nội dung kiến thức khó với học sinh  Học sinh không hứng thú với việc học theo định hướng STEM  Các ý kiến khác: Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô! Phụ lục PHIẾU KHẢO SÁT THỰC TRẠNG HỌC TẬP MƠN TỐN THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC CỦA HỌC SINH LỚP Các em học sinh thân mến! STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kỹ thuật) Mathematics (Tốn học) Giáo dục STEM hiểu trang bị cho em học sinh kiến thức kỹ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học Những kiến thức kỹ lồng ghép bổ trợ cho giúp em không hiểu kiến thức học sách giáo khoa mà cịn áp dụng để thực hành tạo sản phẩm sống hàng ngày Giáo dục STEM kết nối kiến thức học trường với giới quanh em, giúp em giải vấn đề thực tế tạo hứng thú học tập cho em Phiếu nhằm mục đích khảo sát mức độ quen thuộc em học sinh lớp lên với dự án/bài học (định hướng) STEM tiểu học Mong em học sinh vui lòng cho biết ý kiến số câu hỏi cách điền dấu (X) vào ô lựa chọn (Câu trả lời em sử dụng vào mục đích nghiên cứu) Phần I: Thơng tin cá nhân Họ tên học sinh (không bắt buộc): Giới tính: Nam  Nữ  Trường Tiểu học học: Loại hình trường: Cơng lập  Dân lập  Kết giáo dục: Hoàn thành xuất sắc  Hoàn thành tốt  Hoàn thành  Trường THCS học: Loại hình trường: Công lập  Dân lập  Phần II: Nội dung khảo sát Câu hỏi 1: Em nghe dự án/bài học (định hướng) STEM hay chưa? Thường xuyên (trên lần)  Hiếm (dưới lần)  Chưa  Câu hỏi 2: Trong môn học trường Tiểu học, em làm dự án/bài học (định hướng) STEM chưa? Đã làm  Chưa làm  Câu hỏi 3: Em làm dự án/bài học (định hướng) STEM mơn Tốn Tiểu học chưa? Thường xun (trên lần)  Hiếm (dưới lần)  Chưa  Nếu câu hỏi 3, em chọn “Chưa bao giờ” bỏ qua câu hỏi 4: Câu hỏi 4: Nếu em làm dự án/bài học (định hướng) STEM mơn Tốn Tiểu học, em cảm thấy nào? Rất hứng thú  Hứng thú  Không hứng thú  Câu hỏi 5: Em có sẵn lịng thử làm dự án/bài học (định hướng) STEM mơn Tốn không? Rất muốn  Muốn  Không muốn  Vì: Chân thành cảm ơn em! Phụ lục BÀI KIỂM TRA SAU THỰC NGHIỆM Môn: Số học Thời gian làm bài: 45 phút Chọn chữ đứng trước câu trả lời câu sau: Câu 1: Biểu diễn hiệu thành dạng tổng là: A B C D Câu 2: Kết phép tính là: A - 40 B - C D 40 Câu 3: Tìm số nguyên x, biết A 43 B - 43 C 19 D - 19 Câu 4: Khẳng định sau đúng? A 33 – 88 < B 167 – 176 = C 356 – 166 > 300 D 45 – 54 = - 99 Câu 5: Tính A B – C D - Câu 6: Kết phép toán là: A – 84 B - 76 C 100 D - 229 Câu 7: Tính giá trị biểu thức A – 214 B – 314 C – 414 D - 404 Câu 8: Trong khẳng định đây, có khẳng định đúng? (1) Với a, b số nguyên dương, hiệu a – b số nguyên dương (2) Với a, b số nguyên âm, hiệu a – b số nguyên âm (3) Số trừ số nguyên số đối số nguyên A B C D Câu 9: Khoảng cách hai điểm A 11 B - 11 C 19 D - 19 Câu 10: Kết phép toán A - 105 B - 135 là: trục số là: C 105 D 135 Câu 11: Tìm số nguyên y thỏa mãn A B C 64 D Câu 12: Tại câu lạc Toán học, ba bạn Lâm, Hùng Khánh tranh luận với sau: Bạn Lâm khẳng định ln tìm hai số ngun mà hiệu chúng lớn số trừ số bị trừ; bạn Hùng bảo tìm hai số nguyên mà hiệu chúng lớn số bị trừ; cịn bạn Khánh cho khơng thể tìm hai số nguyên bạn Lâm Hùng khẳng định Theo em, bạn sai? A Bạn Lâm B Bạn Hùng C Bạn Khánh D Cả ba bạn sai Câu 13: Hiệu số nguyên âm lớn có hai chữ số số nguyên dương nhỏ có ba chữ số là: A - 199 B C 90 D - 110 Câu 14: Cho a thỏa mãn Giá trị biểu thức A – 114 B 423 b thỏa mãn là: C 589 D – 226 Câu 15: Nhiệt độ buổi trưa Luân Đôn 40C Khi đêm, nhiệt độ giảm xuống 110C so với buổi trưa Hỏi nhiệt độ đêm Luân Đôn C? A 150C B 70C C - 70C D - 150C Câu 16: Vào mùa mưa, mực nước trung bình hồ chứa cao 5m so với mực nước thông thường Vào mùa khơ, mực nước trung bình hồ chứa lại thấp 3m so với mực nước thông thường Mực nước trung bình hồ chứa nước vào mùa mưa mùa khô chênh lệch bao nhiêu? A 2m B 8m C 5m D - 3m Câu 17: Một người bán trái ngày lãi 250 nghìn đồng, ngày thứ hai lãi 150 nghìn đồng, ngày thứ ba trời mưa nên bị lỗ 120 nghìn đồng Hỏi sau ngày, người lãi tiền? A 180 nghìn B 280 nghìn C 520 nghìn D 220 nghìn Câu 18: Ơng Ác si mét sinh năm - 287 năm - 212 Ông ta có tuổi thọ là: A 75 B – 75 C – 74 D 74 Câu 19: Chương trình giao lưu Văn hóa Việt Nam – Hoa Kì truyền hình trực tiếp Hà Nội (khu vực +7) vào lúc 20h ngày 11/7/2021, người xem New York (khu vực -5) theo dõi vào lúc giờ? A 13h B 15h C 18h D 8h Câu 20: Một máy bay cất cánh Luân Đôn (khu vực 0) lúc 13h ngày 25/12/2021 đến Lốt An-giơ-lét (khu vực -8) Sau 10 bay, máy bay hạ cánh Hỏi máy bay hạ cánh lúc Lốt An-giơ-lét? A 5h B 21h C 15h D 23h Đáp án: 10 B B C A C D C B A B 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D C D C C B B A D C Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ SẢN PHẨM CHỦ ĐỀ: XÁC ĐỊNH NĂM CAN CHI SỬ DỤNG LẬP TRÌNH SCRATCH CHỦ ĐỀ: XÁC ĐỊNH MÚI GIỜ SỬ DỤNG LẬP TRÌNH SCRATCH CHỦ ĐỀ: BẢNG XÁC ĐỊNH MÚI GIỜ CHỦ ĐỀ: BẢNG XÁC ĐỊNH NĂM CAN CHI ... tập học sinh lớp dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM 47 ii CHƯƠNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP DẠY HỌC SỐ HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 51 2.1 Các biện pháp dạy học theo định. .. tiễn giáo dục STEM dạy học mơn Tốn theo định hướng STEM - Khảo sát thực trạng dạy học mơn Tốn (Chương trình giáo dục phổ thơng 2018) theo định hướng giáo dục STEM - Đề xuất số biện pháp dạy học. .. (Chương trình giáo dục phổ thông 2018) theo định hướng giáo dục STEM THCS - Thiết kế số học chủ đề dạy học Số học (Chương trình giáo dục phổ thông 2018) theo định hướng giáo dục STEM - Tiến hành