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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN VĂN HƢNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ TÌNH HUỐNG KHÁM PHÁ TRONG DẠY HỌC TOÁN TRUNG HỌC PHỔ THƠNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH CẦM TAY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2022 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN VĂN HƢNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ TÌNH HUỐNG KHÁM PHÁ TRONG DẠY HỌC TỐN TRUNG HỌC PHỔ THƠNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH CẦM TAY Chuyên ngành: Lý luận Phƣơng pháp dạy học mơn Tốn học Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN DANH NAM PGS TS NGUYỄN ANH TUẤN THÁI NGUYÊN - 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, đƣợc hồn thành với hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình nhiều nhà khoa học Các số liệu, kết đƣợc trình bày luận án trung thực Những kết luận khoa học luận án chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Thái Ngun, ngày 26 tháng năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Văn Hƣng i LỜI CẢM ƠN Luận án đƣợc hoàn thành Bộ môn Lý luận Phƣơng pháp dạy học mơn Tốn, khoa Tốn, Trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên Trong trình nghiên cứu, tác giả nhận đƣợc nhiều giúp đỡ quý báu tập thể cá nhân Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Danh Nam PGS.TS Nguyễn Anh Tuấn tận tình hƣớng dẫn tác giả suốt trình nghiên cứu thực luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng, ban chức năng; tập thể thầy giáo, giáo khoa Tốn; thầy giáo, cô giáo chuyên ngành Lý luận Phƣơng pháp dạy học mơn Tốn học trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt thời gian học tập, nghiên cứu trƣờng Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Sở Giáo dục Đào tạo Thái Nguyên tạo điều kiện thời gian giúp đỡ để học tập, nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo, giáo viên em học sinh trƣờng trung học phổ thông giúp đỡ tác giả tổ chức khảo sát thực nghiệm đề tài Tác giả xin cảm ơn thầy giáo, cô giáo, nhà nghiên cứu sƣ phạm gửi ý kiến đóng góp để luận án đƣợc hoàn thiện Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp ln động viên, khích lệ suốt q trình học tập nghiên cứu Thái Nguyên, ngày 26 tháng năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Văn Hƣng i MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài………………………………………………………… Mục đích nghiên cứu…………………………………………… ……… Nhiệm vụ nghiên cứu………………………………………………… … 4 Khách thể, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu………………… ……… Giả thuyết khoa học…………………………………………………… … Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………….… Những vấn đề đƣa bảo vệ……………………………………… … Những đóng góp luận án………………………… ……………………… Bố cục luận án…………………………………………………….…… Chƣơng CƠ SỞ LÍ LUẬN………………………………………….…… 1.1 Tổng quan số kết nghiên cứu dạy học khám phá……… 1.1.1 Một số kết nghiên cứu nƣớc ngoài………………… … 1.1.2 Một số kết nghiên cứu Việt Nam………………….… 10 1.2 Tổng quan số kết nghiên cứu sử dụng máy tính cầm tay dạy học toán……………………………………………………….…… 14 1.3 Dạy học khám phá……………………………………………………… 17 1.3.1 Một số khái niệm bản………………………………… … 17 1.3.2 Đặc trƣng dạy học khám phá…………………………… 18 1.3.3 Thể hoạt động khám phá dạy học toán … 19 1.4 Tình khám phá dạy học……………………………….… 21 1.4.1 Tình dạy học…………………………………………… 21 1.4.2 Tình khám phá………………………………………… 23 1.5 Phƣơng tiện dạy học………………………………………………… … 25 1.5.1 Khái niệm phƣơng tiện dạy học………………………… 25 1.5.2 Vai trò chức phƣơng tiện dạy học………… … 26 1.5.3 Một số hình thức sử dụng phƣơng tiện dạy học……… 29 1.6 Máy tính cầm tay với vai trò phƣơng tiện dạy học……… … 31 1.6.1 Sơ lƣợc lịch sử máy tính cầm tay………………………… 31 i 1.6.2 Quan niệm máy tính cầm tay sử dụng dạy học…… 32 1.6.3 Vai trò chức máy tính cầm tay dạy học… 34 1.7 Bồi dƣỡng lực giải vấn đề toán học cho học sinh thông 38 qua hoạt động khám phá với hỗ trợ máy tính cầm tay 1.7.1 Khái niệm lực 38 1.7.2 Năng lực giải vấn đề 39 1.7.3 Các thành tố lực giải vấn đề 41 1.7.4 Bồi dƣỡng lực giải vấn đề toán học cho học 42 sinh thông qua hoạt động khám phá với hỗ trợ máy tính cầm tay 1.8 Các mức độ hoạt động khám phá với máy tính cầm tay………… 50 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1…………………………………………………… 55 Chƣơng NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG DẠY HỌC MƠN TỐN TRUNG HỌC PHỔ THƠNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH CẦM TAY………………………………………………………………….… 2.1 Mục đích nghiên cứu………………………………………………….… 56 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu…………………………………………… 56 56 2.3 Kết nghiên cứu thực trạng sử dụng máy tính cầm tay dạy học tốn trƣờng trung học phổ thông…………………………………… 57 2.3.1 Nội dung khảo sát………………………………………….… 57 2.3.2 Kết khảo sát…………………………………………….… 57 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2……………………………………………………… 72 Chƣơng XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ TÌNH HUỐNG KHÁM PHÁ TRONG DẠY HỌC TỐN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH CẦM TAY…… …… 3.1 Nguyên tắc định hƣớng xây dựng tình huống…………………… … 73 73 3.2 Xây dựng sử dụng số tình khám phá dạy học tốn trung học phổ thơng với hỗ trợ máy tính cầm tay……… … 73 3.2.1 Quy trình xây dựng sử dụng tình khám phá….… 73 3.2.2 Nhóm tình 1: Sử dụng máy tính cầm tay hỗ trợ học sinh tính tốn, dự đốn quy luật, xây dựng giả thuyết khoa học…… 3.2.3 Nhóm tình 2: Sử dụng máy tính cầm tay hỗ trợ hoạt 76 v động mơ hình hóa tốn học………………………………………………… 103 3.2.4 Nhóm tình 3: Sử dụng máy tính cầm tay khám phá hình thức biểu diễn tốn học ………………………………………… 120 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3…………………………………………………… 131 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM………………………………… 132 4.1 Mục đích, yêu cầu, nội dung thực nghiệm………………………….… 132 4.2 Thời gian, quy trình phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm…….… 133 4.2.1 Thời gian thực nghiệm sƣ phạm……………………… …… 133 4.2.2 Quy trình tổ chức thực nghiệm sƣ phạm…………………… 134 4.2.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm………………………… 134 4.3 Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm…………………………………….… 137 4.3.1 Thực nghiệm sƣ phạm vòng 1…………………………… … 137 4.3.2 Thực nghiệm sƣ phạm vòng 2………………………….… 142 KẾT LUẬN CHƢƠNG 4……………………………………………….…… 151 KẾT LUẬN…………………………………………………………… …… 153 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CĨ 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 i BẢNG GHI CHÚ NHỮNG CỤM TỪ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Đọc CNTT Công nghệ thông tin DHKP Dạy học khám phá GDPT Giáo dục phổ thông GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh MTCT Máy tính cầm tay SGK Sách giáo khoa PT Phƣơng trình 10 THPT Trung học phổ thơng 11 THDH Tình dạy học v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Biểu lực GQVĐ HS THPT 41 Bảng 1.2 Các mức độ hoạt động khám phá với MTCT 50 Bảng 2.1 Những lợi ích từ việc sử dụng MTCT theo đánh giá HS 65 Bảng 2.2 Những lợi ích từ việc sử dụng MTCT theo đánh giá GV 65 Bảng 2.3 Những thách thức việc sử dụng MTCT theo GV 67 Bảng 2.4 Những thách thức việc sử dụng MTCT theo CBQL 67 Bảng 4.1 Phân bố điểm kiểm tra chất lƣợng lớp thực nghiệm lớp đối chứng trƣớc thực nghiệm vòng Bảng 4.2 Phân bố điểm kiểm tra chất lƣợng lớp thực nghiệm lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng Bảng 4.3 138 139 Phân bố tần suất tích lũy hội tụ lùi lớp thực nghiệm lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 139 Bảng 4.4 Số liệu phân tích kết thực nghiệm vòng 140 Bảng 4.5 Bảng phân tích kết thực nghiệm vịng 141 Bảng 4.6 Phân bố điểm kiểm tra chất lƣợng 143 Bảng 4.7 Bảng số liệu trƣớc thực nghiệm vòng 144 Bảng 4.8 Bảng phân tích trƣớc thực nghiệm vịng 144 Bảng 4.9 Kết đánh giá lực GQVĐ HS Bảng 4.10 Phân bố điểm lớp thực nghiệm lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng Bảng 4.11 146 148 Phân bố tần suất tích lũy hội tụ lùi lớp thực nghiệm lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 148 Bảng 4.12 Bảng số liệu sau thực nghiệm vòng 149 Bảng 4.13 Bảng phân tích sau thực nghiệm vòng 149 Bảng Các biểu NL GQVĐ mức độ hỗ trợ MTCT 177 Bảng Thang đánh giá lực GQVĐ 183 v DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ Sơ đồ: Sơ đồ 3.1 Xây dựng tình khám phá 74 Sơ đồ 3.2 Quy trình sử dụng tình khám phá với MTCT 75 Sơ đồ 3.3 Quy trình sử dụng MTCT hỗ trợ tính tốn 78 Sơ đồ 3.4 Khám phá tìm tịi, dự đốn 85 Sơ đồ 3.5 Phân tích vấn đề tốn với MTCT 99 Sơ đồ 3.6 Chu trình mơ hình hóa tốn học 109 Biểu đồ 2.1 Hình thức tiếp cận với MTCT GV 61 Biểu đồ 2.2 Tỷ lệ GV đƣợc tham gia bồi dƣỡng, tập huấn MTCT 61 Biểu đồ 2.3 Hình thức tiếp cận với MTCT HS 61 Biểu đồ 2.4 Mức độ sử dụng MTCT HS 63 Biểu đồ 2.5 Mức độ tự tin HS sử dụng MTCT 63 Biểu đồ 2.6 Sử dụng MTCT tình học tập HS 63 Biểu đồ 2.7 Sử dụng MTCT tình dạy học GV 64 Biểu đồ 4.1 Đa giác đồ biểu thị điểm kiểm tra chất lƣợng lớp thực Biểu đồ: nghiệm lớp đối chứng thực nghiệm vòng Biểu đồ 4.2 Đồ thị biểu diễn đƣờng tần suất tích lũy hội tụ lùi lớp thực nghiệm lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng Biểu đồ 4.3 143 Biểu đồ so sánh lực GQVĐ lớp thực nghiệm lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng Biểu đồ 4.5 140 Đa giác đồ biểu thị điểm kiểm tra chất lƣợng lớp thực nghiệm lớp đối chứng trƣớc thực nghiệm vòng Biểu đồ 4.4 138 147 Đồ thị biểu diễn đƣờng tần suất tích lũy hội tụ lùi lớp thực nghiệm lớp đối chứng sau thực nghiệm vòng 148