Vận dụng quy trình 5e trong dạy học chủ đề tam giác ở lớp 7 thcs

Trang 2 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM VŨ THỊ KIM ANH VẬN DỤNG QUY TRÌNH 5E TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TAM GIÁC Ở LỚP 7 THCSNgành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ mơn Tốn Mã số:

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Chu Cẩm Thơ

THÁI NGUYÊN - 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài “Vận dụng quy trình 5E trong dạy học chủ đề tam giác ở lớp 7 THCS” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và

kết quả nghiên cứu là trung thực, chưa được công bố trong các công trình khác!

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2022

Tác giả

Vũ Thị Kim Anh

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến người hướng dẫn khoa học của mình – PGS.TS Chu Cẩm Thơ, người thầy đã đưa ra cho tôi những hướng nghiên cứu đúng đắn, tận tình chỉ bảo, đưa ra những lời khuyên tích cực, kịp thời nhất, giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu, khoa Toán, các thầy cô giảng viên trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên cùng tập thể các anh chị em lớp Lý luận và phương pháp dạy học Toán K28A, K28B đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và trong quá trình nghiên cứu đề tài luận văn của mình

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu, các giáo viên trong tổ Tự nhiên, các em học sinh khối 7 trường Phổ thông Dân tộc nội trú Trung học cơ sở Đại

Từ đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ tôi trong quá trình thực nghiệm luận văn

Dù bản thân tôi đã cố gắng nghiên cứu, xong luận văn khó tránh khỏi có những thiếu xót, rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô và các bạn học viên để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2022

Tác giả

Vũ Thị Kim Anh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ v

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Giả thuyết khoa học 2

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Cấu trúc luận văn 3

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 4

1.1 Năng lực toán học của học sinh 4

1.1.1 Khái niệm về năng lực Toán học 4

1.2 Lý thuyết kiến tạo trong dạy học 11

1.2.1 Lý thuyết kiến tạo 11

1.2.2 Đặc điểm cơ bản của thuyết kiến tạo trong học tập 12

1.2.3 Mô hình dạy học theo lý thuyết kiến tạo 13

1.2.4 Môi trường học tập kiến tạo 13

1.3 Quy trình dạy học 5E 14

1.3.1 Lịch sử hình thành quy trình dạy học 5E 14

1.3.2 Vận dụng quy trình 5E trên thế giới 20

1.3.3 Các giai đoạn của quy trình dạy học 5E 21

1.3.5 Một số biện pháp kết hợp quy trình dạy học 5E nhằm phát triển năng lực của học sinh 30

1.3 Thực tiễn dạy học Toán học lớp 7 ở THCS hiện nay 36

1.3.1 Quá trình khảo sát tại trường Phổ thông DTNT THCS Đại Từ 36

1.3.2 Một số bình luận từ kết quả khảo sát 41

1.4 Kết luận chương 1 42

Chương 2: VẬN DỤNG QUY TRÌNH 5E VÀO DẠY HỌC NỘI DUNG TAM GIÁC LỚP 7 43

2.1 Một số nguyên tắc xây dựng KHBD vận dụng quy trình 5E nhằm phát triển các năng lực Toán học cho HS 43

2.1.1 Nguyên tắc 1: Đảm bảo tính chính xác, khoa học theo chương trình hiện hành 43

2.1.2 Nguyên tắc 2: Tuân thủ và đảm bảo yêu cầu từng bước trong quy trình 5E 43

2.1.3 Nguyên tắc 3: Đảm bảo tính thiết thực, giúp hình thành được NL Toán học cho HS 43

2.2 Thiết kế một số KHBD vận dụng quy trình dạy học 5E trong chương trình hình học lớp 7 nhằm phát triển các NL toán học cho HS 44

2.2.1 Dạy học chủ đề: Tổng ba góc của một tam giác 44

2.2.2 Dạy học chủ đề: Tam giác cân 55

2.2.3 Dạy học chủ đề: Bất đẳng thức tam giác 67

2.3 Kết luận chương 2 74

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 75

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 75

3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 75

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 76

3.4 Công cụ đánh giá kết quả thực nghiệm 78

3.4.1 Bảng kiểm kết quả quan sát của GV 78

3.4.2 Bảng kiểm kết quả tự đánh giá của HS 79

3.4.3 Sử dụng bài kiểm tra đánh giá năng lực toán học của HS 80

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 80

3.5.1 Đánh giá kết quả quan sát sự phát triển năng lực của HS 80

3.5.2 Đánh giá kết quả khảo sát về phát triển năng lực đối với HS 81

3.5.3 Đánh giá về mặt định tính 82

3.5.4 Đánh giá về mặt định lượng 83

3.6 Kết luận chương 3 85

KẾT LUẬN 86

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT

Chữ viết tắt, kí hiệu Chữ viết đầy đủ

CT GDPT Chương trình giáo dục phổ thông

CT GDPTTT Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể

DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ Bảng

Bảng 1.1 Mô hình giảng dạy của Herbart [24] 15

Bảng 1.2 Mô hình giảng dạy của Dewey (theo [24]) 17

Bảng 1.3 Chu trình học tập của Heiss, Obourn, Hoffman (theo [24]) 17

Bảng 1.4 Chu trình học tập của Atkin-Karplus (theo [24]) 18

Bảng 1.5 So sánh các bước của quy trình SCIS và quy trình 5E 20

Bảng 1.6 Quy trình 5E: Những điều học sinh làm (theo [24]) 30

Bảng 1.7 Quy trình 5E: Những điều giáo viên làm (theo [24]) 32

Bảng 3.1 Các năng lực cần đạt trong bài học 75

Bảng 3.2 Thống kê điểm kiểm tra giữa kì I môn Toán của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 77

Bảng 3.3 Bảng kiểm kết quả quan sát của giáo viên 78

Bảng 3.4 Bảng kiểm kết quả đánh giá của học sinh 79

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp kết quả quan sát của giáo viên 80

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát của học sinh 81

Bảng 3.7 Kết quả bài kiểm tra của học sinh 83

Sơ đồ, biểu đồ Sơ đồ 1.1: Các giai đoạn mô hình hoá theo Swetz – Hartzler 8

Sơ đồ 1.2: Mô hình dạy học theo thuyết kiến tạo (theo [15]) 13

Sơ đồ 1.3 Môi trường học tập kiến tạo (theo [15]) 14

Sơ đồ 1.4: Quy trình dạy học 5E (phỏng dịch theo BCSC) 22

Biểu đồ 3.1 So sánh tần số điểm kiểm tra giữa kì I môn Toán của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 77

Biểu đồ 3.2: So sánh tần suất điểm kiểm tra giữa kì I môn Toán của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 77

Biểu đồ 3.3 Điểm số lớp thực nghiệm và lớp đối chứng 84

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong bối cảnh hội nhập toàn cầu, cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, đất nước ta cần phải có những thay đổi sâu rộng trên tất cả các lĩnh vực và một trong các ngành cần thiết phải thay đổi đó là giáo dục Trên thực tế ngành giáo dục trước đây áp dụng các phương pháp dạy học truyền thống, người học thường thụ động trong việc tiếp nhận kiến thức, do đó khả năng lĩnh hội các tri thức và năng lực vận dụng khá là yếu Trong giai đoạn hiện nay, Đảng và Nhà nước ta không ngừng quan tâm đến đổi mới căn bản và toán diện giáo dục nhằm đào tạo nguồn nhân lực có đầy đủ năng lực, tri thức đáp ứng nhu cầu của thời đại

Chương trình giáo dục phổ thông môn Toán (Ban hành kèm Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục

và Đào tạo) đã xác định mục tiêu chung và một trong số đó là: “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 hóa 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”

Như vậy, trong giai đoạn hiện nay, ngành giáo dục nói chung và chương trình giáo dục môn Toán học nói riêng đang không ngừng thay đổi về phương pháp dạy học, nội dung dạy học để đạt được mục tiêu mới Hiện nay đã có nhiều phương pháp dạy học tích cực và các hình thức tổ chức mới được áp dụng rộng rãi trên thế giới Nhiều phương pháp và hình thức tổ chức dạy học đã

và đang được áp dụng ở nước ta Đặc điểm chung của các hình thức này đều hướng tới dạy học lấy người học làm trung tâm, người học tự mình khám phá, làm chủ kiến thức nhằm phát triển năng lực

Trong những năm gần đây, trải nghiệm rất được ngành giáo dục quan tâm

học và được đánh giá rất cao về khả năng phát triển năng lực cho người học Trong chương trình giáo dục phổ thông mới, mỗi lớp học đều có thiết kế các tiết học trải nghiệm, ngoài ra mỗi môn học cũng có những hoạt động trải nghiệm đặc thù Quy trình dạy học kiến tạo 5E được thiết kế theo hướng kết hợp dạy học và trải nghiệm do Rodger W Bybee cùng với các cộng sự đề xuất hiện đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm Tại Mỹ, quy trình dạy học 5E khá phổ biến trong các chương trình dạy học khoa học Không chỉ có Mỹ, các nước trên thế giới cũng dần áp dụng và thử nghiệm theo quy trình dạy học 5E, qua các cuộc khảo sát cho thấy, quy trình dạy học này có tác động tích cực đến khả năng lý luận, động lực bên trong, hành vi và các thành tích học tập của học sinh

Đối với nước ta, dạy học theo quy trình kiến tạo 5E còn khá mới mẻ, chưa

áp dụng sâu rộng trong ngành giáo dục mà mới chỉ dừng lại ở những nghiên cứu khoa học, các bài viết tạp chí hay kỷ yếu hội thảo Với hiệu quả tích cực ở những nước khác, quy trình dạy học kiến tạo 5E thiết nghĩ nên áp dụng vào các chủ đề dạy học ở các cấp học nhằm đáp ứng các yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay

Vì những lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu của luận văn là:

“Vận dụng quy trình 5E trong dạy học chủ đề tam giác ở lớp 7 THCS”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu quy trình dạy học kiến tạo 5E và ứng dụng vào dạy học hình học 7 giúp học sinh trải nghiệm với mô hình học tập mới, kích thích hứng thú nhằm phát triển các năng lực cần thiết của học sinh, đáp ứng mục tiêu giáo dục thời đại mới

3 Giả thuyết khoa học

Trong dạy học hình học lớp 7 ở trường THCS, nếu giáo viên thiết kế và tổ chức các hoạt động dạy học theo quy trình dạy học 5E thì sẽ tạo cơ hội cho HS

kiến tạo tri thức, từ đó giúp HS hình thành và phát trển các năng lực toán học, đáp ứng các yêu cầu của thời đại

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu về quy trình vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học theo quy trình 5E

Nghiên cứu về quy trình dạy học kiến tạo theo mô hình dạy học 5E đáp ứng yêu cầu phát triển năng lực của học sinh trong giai đoạn đổi mới giáo dục hiện nay

Đề xuất, thiết kế một số chủ đề dạy học hình học 7 vận dụng quy trình 5E trong dạy học nhằm phát triển một số năng lực toán học cho học sinh

Thực hiện thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính hiệu quả, tính khả thi của hoạt động đã thiết kế

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu, thu thập, chọn lọc

và tổng hợp thông tin, nội dung thích hợp về cơ sở lí luận của năng lực, năng lực giải quyết vấn đề toán học và lý thuyết kiến tạo, tổng quan về mô hình dạy học 5E Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp dạy học, sách giáo khoa,

Phương pháp nghiên cứu quan sát, điều tra, phỏng vấn: Quan sát, điều tra

quá trình học tập trải nghiệm của học sinh Xin ý kiến của giáo viên giảng dạy, các chuyên gia, nhà nghiên cứu về vấn đề nghiên cứu của đề tài

Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm để

đánh giá được tính hiệu quả, tính khả thi của đề tài

6 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần “Mở đầu”, “Kết luận” và “Danh mục tài liệu tham khảo”, nội dung luận văn gồm ba chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương 2: Vận dụng quy trình 5E vào dạy học nội dung tam giác lớp 7 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Năng lực toán học của học sinh

1.1.1 Khái niệm về năng lực Toán học

1.1.1.1 Quan điểm về năng lực

Năng lực là một phạm trù được thể hiện trong mọi lĩnh vực của đời sống

xã hội Đã có nhiều cách tiếp cận và diễn đạt khác nhau về năng lực, dưới đây

là một số quan điểm về năng lực

Theo từ điển tiếng Việt [17], “Năng lực là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hành động nào đó Năng lực là phẩm chất tâm lý và sinh lý tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao”

Từ điển tâm lý học [5], “Năng lực là tập hợp các tính chất hay phẩm chất của tâm lý cá nhân, đóng vai trò là điều kiện bên trong tạo thuận lợi cho việc thực hiện tốt một dạng hoạt động nhất định”

Theo Weiner [22], “Năng lực là những khả năng và kĩ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ, xã hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt”

CTGDPTTT năm 2018 [7], Năng lực là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí Năng lực của cá nhân được đánh giá qua phương thức và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống

Các quan niệm trên đều có các đặc điểm chung sau: Năng lực được hình thành và bộc lộ trong hoạt động, gắn liền với một hoạt động cụ thể và chịu sự chi phối của các yếu tố bẩm sinh di truyền, môi trường và hoạt động bản thân; Năng lực có mối liên hệ mật thiết với tri thức, kĩ năng Tri thức, kĩ năng là điều

kiện cần thiết để hình thành năng lực, đồng thời năng lực giúp cho quá trình lĩnh hội tri thức, kĩ năng nhanh chóng, thuận lợi, dễ dàng Có năng lực là có tri thức, kĩ năng trong lĩnh vực đó, tuy nhiên có tri thức, kĩ năng không có nghĩa là

có năng lực về lĩnh vực đó Do vậy để hình thành năng lực cần phải hoạt động tích cực dưới tác động của dạy học và giáo dục

Năng lực không mang tính chung chung Khi nói đến năng lực, bao giờ người ta cũng nói đến năng lực thuộc về một hoạt động cụ thể nào đó như năng lực toán học của hoạt động học tập hay nghiên cứu Toán học, năng lực hoạt động chính trị của hoạt động chính trị, năng lực giảng dạy của hoạt động giảng dạy

1.1.1.2 Năng lực Toán học

Trong Tâm lí học, khái niệm năng lực Toán học được hiểu dưới hai khía cạnh:

- Thứ nhất: Đó là những năng lực sáng tạo trong hoạt động nghiên cứu

toán học với tư cách là khoa học; người có năng lực sáng tạo toán học cống hiến cho loài người những công trình toán học có ý nghĩa đối với sự phát triển của toán học nói riêng và hoạt động thực tiễn xã hội nói chung Đó là trường hợp những danh nhân toán học thế giới mà tên tuổi của họ đã ra ngoài phạm vi không gian nhỏ hẹp của một xứ sở, khoảng thời gian ngắn của đời người; đó là những nhà toán học vô danh mà sức sáng tạo của họ được hòa vào sức sáng tạo của các nhà khoa học trong các lĩnh vực khác nhau và được thể hiện tập trung trong công trình kĩ thuật lớn

- Thứ hai: Đó là những năng lực học tập, nắm vững toán học với tư cách

là môn học; Người học sinh có năng lực toán học nắm được nhanh chóng và có kết quả những kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo tương ứng

Theo V A Cruchetxki [22]: Những năng lực toán học được hiểu là những đặc điểm tâm lí cá nhân đáp ứng yêu cầu của hoạt động học tập toán, và trong điều kiện vững chắc như nhau thì là nguyên nhân của sự thành công trong việc nắm vững một cách sáng tạo toán học với tư cách là môn học, đặc biệt nắm vững tương đối nhanh, dễ dàng, sâu sắc kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh

Trần Luận [14] cho rằng: Năng lực toán học là những đặc điểm tâm lý đáp ứng được nhu cầu hoạt động toán học và tạo điều kiện lĩnh hội các kiến thức, kĩ năng trong lĩnh vực toán học tương đối nhanh, dễ dàng và sâu sắc trong những điều kiện như nhau

Quan niệm thuộc khuôn khổ chương trình đánh giá HS quốc tế PISA

(2003) [9] về năng lực toán học: Năng lực toán học là khả năng của một cá nhân

có thể nhận biết và hiểu vai trò của toán học trong đời sống, phán đoán và lập luận dựa trên cơ sở vững chắc, sử dụng và hình thành niềm đam mê tìm tòi, khám phá toán học để đáp ứng những nhu cầu trong đời sống của cá nhân đó

Về cấu trúc của năng lực Toán học, đã có nhiều công trình nghiên cứu tâm

lí được tiến hành khá công phu nhằm vạch ra cấu trúc các năng lực toán học của HS Theo V A Cruchetxki [22], cấu trúc năng lực toán học của HS gồm các thành phần: thu nhận thông tin toán học, chế biến thông tin toán học, lưu trữ thông tin toán học, thành phần tổng hợp chung

Theo A N Kôlmôgôrôv, trong các thành phần của năng lực toán học có: năng lực biến đổi khéo léo những biểu thức chữ phức tạp; năng lực tìm các con đường giải phương trình không theo quy tắc chuẩn; trí tưởng tượng hình học hay “trực giác hình học”; nghệ thuật suy luận lôgic theo các bước được phân chia một cách đúng đắn, đặc biệt là hiểu và có kỹ năng vận dụng đúng đắn nguyên lý quy nạp toán học

E L Thorndike đã đi sâu nghiên cứu lĩnh vực đại số và cho rằng những thành tố của năng lực đại số gồm: năng lực hiểu và thiết lập công thức; năng lực biểu diễn các tương quan số lượng thành công thức; năng lực biến đổi các công thức; năng lực thiết lập các phương trình biểu diễn các quan hệ số lượng đã cho; năng lực giải các phương trình; năng lực thực hiện các phép biến đổi đại số đồng nhất; năng lực biểu diễn bằng đồ thị sự phụ thuộc hàm của hai đại lượng

CTGDPTTT năm 2018 [8]: 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

Mỗi năng lực toán học đều có những biểu hiện cụ thể, sự biểu hiện của các năng lực được thể hiện như sau:

Năng lực tƣ duy và lập luận Toán học

Cấu trúc của năng lực tư duy và lập luận toán học của học sinh trong học Toán bao gồm 5 thành tố cơ bản sau:

- Kĩ năng lập luận để xác định cấu trúc bài toán và phân chia các trường hợp;

- Kĩ năng lập luận để nhận diện bài toán và kiến thức có liên quan;

- Kĩ năng lập luận để tìm đoán và lựa chọn đường lối giải;

- Kĩ năng lập luận để thực hiện quá trình giải bài toán;

- Kĩ năng lập luận để đánh giá quá trình giải và nghiên cứu sâu bài toán Theo Chương trình Giáo dục phổ thông môn Toán [8], một trong những biểu hiện quan trọng của năng lực tư duy và lập luận toán học là “thực hiện được tương đối thành thạo các thao tác tư duy, đặc biệt phát hiện được sự tương đồng và khác biệt trong những tình huống tương đối phức tạp và lí giải được kết quả của việc quan sát”

Từ đó xác định được các biểu hiện của năng lực tư duy và lập luận toán học gồm có:

- So sánh; phân tích; tổng hợp; đặc biệt hóa, khái quát hóa; tương tự; quy nạp; diễn dịch

- Chỉ ra được chứng cứ, lí lẽ và biết lập luận hợp lí trước khi kết luận

- Giải thích hoặc điều chỉnh cách thức giải quyết vấn đề về phương diện toán học

Trong quá trình dạy học, để phát triển năng lực này cần đặt ra các câu hỏi đặc trưng như: “Có hay không…?”; “Làm thế nào…?”; “Dựa vào đâu…? Các câu hỏi kích thích tư duy trong quá trình dạy học có vai trò rất quan trọng đối với

Năng lực mô hình hóa Toán học

Quy trình mô hình hoá toán học đã được Swetz – Hartzler (Theo Nguyễn Danh Nam – 2016) mô tả gồm 4 giai đoạn:

- Giai đoạn thứ nhất là quan sát hiện tượng, phác thảo tình huống và nhận

ra các yếu tố quan trọng có tác động đến vấn đề;

- Giai đoạn thứ hai là lập giả thuyết về mối quan hệ giữa các yếu tố dưới góc nhìn toán học, từ đó phác hoạ mô hình tương ứng;

- Giai đoạn thứ ba là áp dụng các phương pháp, công cụ toán học phù hợp

để mô hình hoá vấn đề và phân tích mô hình;

- Giai đoạn thứ tư là thông báo kết quả, đối chiếu với mô hình thực tiễn và kết luận

Sơ đồ 1.1: Các giai đoạn mô hình hoá theo Swetz – Hartzler

Biểu hiện của năng lực mô hình hoá toán học theo chương trình GDPT tổng thể [7] gồm có:

- Sử dụng được các mô hình toán học (gồm công thức toán học, sơ đồ, bảng biểu, hình vẽ, phương trình, hình biểu diễn, ) để mô tả tình huống xuất hiện trong một số bài toán thực tiễn không quá phức tạp

- Giải quyết được những vấn đề toán học trong mô hình được thiết lập

- Thể hiện được lời giải toán học vào ngữ cảnh thực tiễn và làm quen với việc kiểm chứng tính đúng đắn của lời giải

Năng lực giải quyết vấn đề Toán học

Năng lực GQVĐ của HS trong học toán là một tổ hợp năng lực thể hiện ở các kĩ năng (thao tác tư duy và hành động) trong hoạt động học tập nhằm phát hiện và giải quyết những nhiệm vụ của môn toán (Nguyễn Anh Tuấn - 2003) Biểu hiện của năng lực GQVĐ toán học (theo [7]) gồm có:

- Nhận biết, phát hiện được vấn đề cần giải quyết bằng toán học;

- Đề xuất, lựa chọn được được cách thức, giải pháp giải quyết vấn đề;

- Sử dụng được các kiến thức, kĩ năng toán học tương thích để giải quyết vấn đề đặt ra;

- Đánh giá giải pháp đề ra và khái quát hoá cho vấn đề tương tự

Một số biện pháp được sử dụng nhằm phát triển năng lực GQVĐ của HS như:

- Khai thác triệt để giả thiết của bài toán để tìm lời giải;

- Tìm nhiều lời giải cho bài toán;

- Tìm sai lầm của một lời giải;

Quá trình dạy học PH&GQVĐ [4] được thực hiện thông qua 4 bước sau:

- Bước 1: Phát hiện và thâm nhập vấn đề:

+ Phát hiện vấn đề từ tình huống gợi vấn đề;

+ Giải thích và chính xác hoá tình huống;

+ Phát biểu và đặt mục tiêu giải quyết vấn đề

 Tìm hiểu những khả năng ứng dụng kết quả;

 Đề xuất vấn đề mới có liên quan

Năng lực giao tiếp toán học

Tác giả Phạm Gia Đức và Phạm Đức Quang (2002) cho rằng: Năng lực giao tiếp toán học bao gồm việc bộc lộ được chính kiến riêng của bản thân về các vấn đề toán học; hiểu được ý tưởng của người khác khi người đó trình bày

về vấn đề đó, diễn đạt ý tưởng của mình chính xác và rõ ràng, sử dụng được ngôn ngữ toán học, quy ước và kí hiệu toán học

Trong Chương trình GDPTTT [7], năng lực giao tiếp toán học gồm một số biểu hiện sau:

- Nghe hiểu, đọc hiểu, ghi chép (tóm tắt) được các thông tin toán học cơ bản, trọng tâm trong văn bản (ở dạng nói hoặc dạng viết), từ đó phân tích, lựa chọn và trích xuất được các thông tin toán học cần thiết từ văn bản (dạng nói hoặc dạng viết)

- Trình bày, diễn đạt, nêu câu hỏi, thảo luận, tranh luận các nội dung, ý tưởng, giải pháp toán học trong sự tương tác với người khác

- Sử dụng được ngôn ngữ toán học kết hợp với ngôn ngữ thông thường để biểu đạt các nội dung toán học cũng như thể hiện chứng cứ, cách lập luận, chứng minh các khẳng định toán học

- Thể hiện được sự tự tin khi trình bày, diễn đạt, thảo luận tranh luận, giải thích các nội dung toán học trong những tình huống toán học không quá phức tạp

Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán

Các công cụ, phương tiện học toán là các phương tiện hỗ trợ học sinh trong quá trình học tập, bao gồm các mô hình, các dụng cụ đo đạc, tranh ảnh, ti

vi, máy tính, máy chiếu, các phần mềm học tập,… đặc biệt, việc sử dụng máy tính điện tử và các phương tiện tin học trong quá trình dạy và học ngày càng trở nên phổ biến

Trong Chương trình GDPTTT [7] thì năng lực sử dụng công cụ, phương tiện có những biểu hiện cụ thể sau:

- Nhận biết tên gọi, tác dụng, cách sử dụng, cách thức bảo quản các đồ dùng, phương tiện trực quan thông thường, phương tiện khoa học công nghệ (đặc biệt là phương tiện sử dụng công nghệ thông tin), phục vụ cho việc học toán

- Sử dụng thành thạo và linh hoạt các công cụ, phương tiện học toán, đặc biệt phương tiện khoa học công nghệ để tìm tòi, khám phá và giải quyết vấn đề toán học (phù hợp với đặc điểm nhận thức lứa tuổi)

- Làm quen, sử dụng thành thạo được máy tính cầm tay, một số phần mềm tin học và phương tiện công nghệ hỗ trợ, khai thác được các nguồn tài nguyên trên Internet để giải quyết một số vấn đề toán học

- Chỉ ra được các ưu điểm, hạn chế của những công cụ, phương tiện hỗ trợ

để có cách sử dụng hợp lí

Như vậy, mục tiêu chương trình mới hiện nay đã không còn đặt nặng việc ghi nhớ nhiều kiến thức gây áp lực học tập cho HS Chương trình hiện nay tập trung phát triển các nhóm năng lực gồm năng lực chung và năng lực đặc thù từng môn học Điều này đòi hỏi GV cần phải vận dụng các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực một cách có bài bản Có như vậy mới đáp ứng được yêu cầu đào tạo con người có năng lực cho thời đại 4.0

1.2 Lý thuyết kiến tạo trong dạy học

1.2.1 Lý thuyết kiến tạo

Theo từ điển Tiếng Việt [18], “kiến tạo” có nghĩa là xây dựng nên Tức là con người tác động lên sự vật, hiện tượng,…nhằm biến đổi chúng thành các công cụ để tạo nên các đối tượng, các mối quan hệ theo nhu cầu của bản thân

Lý thuyết kiến tạo được phát triển từ những năm 60 của thế kỉ XX và được đặc biệt chú ý vào cuối thế kỉ XX Một trong những đại diện tiên phong của lý thuyết kiến tạo là Piaget, nhà tâm lí học Thuỵ Sĩ và Bruner, nhà tâm lí học người Mỹ Thuyết kiến tạo là bước phát triển tiếp theo của thuyết nhận thức Tư tưởng chủ đạo của thuyết kiến tạo là đặt vai trò của chủ thể nhận thức lên vị trí hàng đầu của quá trình nhận thức Piaget (1986) đã nhấn mạnh: “Con

người trong quá trình khám phá thế giới, nó tự mình tạo nên kiến thức, tự mình tạo nên thế giới của mình Giáo dục chỉ là sự giúp đỡ để con người có thể tự học, tự khai sáng cho mình” [15]

Như vậy, theo lý thuyết kiến tạo thì học tập là quá trình người học hình thành nên tri thức cho bản thân thông qua xây dựng những những hiểu biết mới bằng cách kết nối giữa các yếu tố đã biết và yếu tố cần khám phá [10]

1.2.2 Đặc điểm cơ bản của thuyết kiến tạo trong học tập

Theo (Hồ Thị Mỹ Dung - 2011; Lê Thanh Hùng - 2009; Nguyễn Quang Thuấn – 9/2017), một số đặc điểm cơ bản của thuyết kiến tạo trong học tập gồm có:

- Tri thức được lĩnh hội trong học tập là một quá trình và sản phẩm kiến tạo theo từng cá nhân thông qua tương tác giữa người học và nội dung học tập

- Về mặt nội dung, dạy học phải định hướng theo những lĩnh vực và vấn đề phức hợp, gần với cuộc sống và nghề nghiệp, được khảo sát một cách tổng thể

- Việc học tập chỉ có thể được thực hiện trong hoạt động tích cực của người học, vì chỉ từ những kinh nghiệm và kiến thức mới của bản thân thì mới

có thể thay đổi và cá nhân hóa những kiến thức và kỹ năng đã có

- Học tập trong nhóm có ý nghĩa quan trọng, thông qua tương tác xã hội trong nhóm góp phần cho người học tự điều chỉnh sự học tập của bản thân

- Học qua sai lầm là điều có ý nghĩa

- Nội dung học tập cần định hướng vào hứng thú người học, vì có thể học hỏi

dễ nhất từ những nội dung mà người ta thấy hứng thú hoặc có tính thách thức

- Thuyết kiến tạo không chỉ giới hạn ở những khía cạnh nhận thức của việc dạy và học Sự học tập hợp tác đòi hỏi và khuyến khích phát triển không chỉ có lý trí, mà cả về mặt tình cảm, thái độ, giao tiếp

- Mục đích học tập là kiến tạo kiến thức của bản thân, nên khi đánh giá các kết quả học tập không định hướng theo các sản phẩm học tập, mà cần kiểm tra những tiến bộ trong quá trình học tập và trong những tình huống học tập phức hợp

Như vậy, thuyết kiến tạo là quan điểm dạy học giúp cho người học có thể

tự thiết kế, mở rộng vốn kinh nghiệm, tri thức của bản thân mà không cần đến

sự giúp đỡ quan trọng của GV Đối với chương trình giáo dục hiện nay, thuyết kiến tạo ngày càng được chú ý và vận dụng, có nhiều quan điểm, phương pháp dạy học được phát triển từ lý thuyết kiến tạo như dạy học nhóm, học qua sai lầm, dạy học tình huống,… và cụ thể là chu trình dạy học 5E đã vận dụng hiệu quả lý thuyết kiến tạo trong dạy học

1.2.3 Mô hình dạy học theo lý thuyết kiến tạo

Theo Hồ Thị Mỹ Dung (2011), trong quá trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo, những quan niệm, kiến thức sẵn có của HS được quan tâm, sử dụng để đưa

ra các dự đoán, giải thích, và thông qua các quá trình lập luận logic, tính toán, thống kê sự kiện, thí nghiệm,…có thể đánh giá, kiểm nghiệm các dự đoán, các giải thích đó và từ đó có thể khắc phục được những tồn tại [15] Mô hình dạy học theo lý thuyết kiến tạo được xây dựng như sau:

Sơ đồ 1.2: Mô hình dạy học theo thuyết kiến tạo (theo [15])

1.2.4 Môi trường học tập kiến tạo

Môi trường học tập kiến tạo được xây dựng dựa trên khái niệm “vùng phát triển gần nhất”, là vùng được giới hạn giữa trình độ phát triển của HS được xác định bởi khả năng giảo quyết vấn đề một cách độc lập dưới sự hướng dẫn của GV (theo Vygotsky – 2005)

Môi trường học tập kiến tạo được mô tả như sau:

Sơ đồ 1.3 Môi trường học tập kiến tạo (theo [15]) 1.3 Quy trình dạy học 5E

1.3.1 Lịch sử hình thành quy trình dạy học 5E

Phần đầu tiên của mục này cung cấp một lịch sử ngắn gọn về các quy trình dạy học và thảo luận chi tiết hơn cho quy trình SCIS (Science Curriculum Improvement Study) và quy trình 5E

(i) Mô hình của Johann Friedrich Herbart

Johann Friedrich Herbart, một triết gia người Đức, là người có ảnh hưởng đến tư tưởng giáo dục của Mỹ vào khoảng đầu thế kỷ 20 Đối với Herbart, mục đích chính của giáo dục là phát triển nhân cách, và quá trình phát triển nhân cách bắt đầu từ sự quan tâm của học sinh Herbart coi các khái niệm là nền tảng

cơ bản của trí tuệ, và chức năng của một khái niệm là luận cứ cho việc đưa một khái niệm vào quá trình nghiên cứu Nói theo thuật ngữ hiện đại, Herbart quan tâm đến việc tạo ra và phát triển các cấu trúc khái niệm có thể góp phần vào sự phát triển tính cách của một cá nhân

Mô hình của Herbart cũng tích hợp các mối quan tâm xã hội của trẻ em và

sự tương tác của chúng với các cá nhân khác Một nền giáo dục toàn diện có tính đến sự đóng góp của các tương tác xã hội vào việc học tập Do đó, một mô

hình giảng dạy nên kết hợp các cơ hội tương tác xã hội giữa các học sinh và giữa học sinh với giáo viên

Để tóm tắt các ý tưởng của Herbart thành một mô hình giảng dạy, ta bắt đầu với kiến thức và kinh nghiệm hiện tại của học sinh cũng như những ý tưởng mới liên quan đến các khái niệm mà học sinh đã có Việc giới thiệu những ý tưởng mới mà liên quan tới những ý tưởng hiện tại sẽ từ từ hình thành các khái niệm Theo Herbart, phương pháp sư phạm tốt nhất sẽ cho phép học sinh khám phá mối quan hệ giữa các trải nghiệm Giáo viên nên hướng dẫn, vấn đáp, gợi mở thông qua phương pháp gián tiếp Bước tiếp theo là hướng dẫn trực tiếp, trong đó giáo viên giải thích một cách có hệ thống những ý tưởng mà học sinh không thể khám phá một cách độc lập Trong bước cuối cùng, giáo viên yêu cầu học sinh thể hiện sự hiểu biết của mình bằng cách áp dụng các khái niệm vào các tình huống mới Mô hình của Herbart là một trong những phương pháp giảng dạy có hệ thống đầu tiên và đã được các nhà giáo dục sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau trong hơn 100 năm Bảng 1.1 tóm tắt mô hình giảng dạy của Herbart

Bảng 1.1 Mô hình giảng dạy của Herbart [24]

Chuẩn bị Giáo viên chuẩn bị trước những trải nghiệm cho nhận thức

của học sinh

Trình bày Giáo viên giới thiệu những kinh nghiệm mới và liên hệ với

những trải nghiệm trước đó

Khái quát Giáo viên giải thích các ý tưởng và phát triển các khái niệm

cho học sinh

Ứng dụng

Giáo viên đưa ra trải nghiệm trong đó học sinh thể hiện sự hiểu biết của mình bằng cách áp dụng các khái niệm trong bối cảnh mới

(ii) Mô hình của John Dewey

John Dewey bắt đầu sự nghiệp của mình với tư cách là một giáo viên khoa học Chính vì xuất phát điểm đó, ảnh hưởng ban đầu của khoa học giải thích mối liên hệ hiển nhiên giữa quan điểm về tư duy và sự tìm hiểu khoa học của

Dewey Trong quyển sách How We Think (1910, 1933), Dewey phác thảo

những gì ông gọi là một hành động suy nghĩ hoàn chỉnh và mô tả những gì ông gắng giữ là những đặc điểm không thể thiếu của tư duy phản xạ Những đặc điểm đó bao gồm (1) xác định vấn đề, (2) lưu ý các điều kiện liên quan đến vấn

đề, (3) hình thành giả thuyết để giải quyết vấn đề, (4) xây dựng giá trị của các giải pháp khác nhau và (5) kiểm tra các ý tưởng để xem ý tưởng nào là giải pháp tốt nhất cho vấn đề

Trong quyển sách Democracy and Education (1916), Dewey mô tả sâu

hơn về mối quan hệ giữa trải nghiệm và tư duy Ông tóm tắt các đặc điểm chung của tư duy phản xạ:

(1) sự bối rối, nhầm lẫn, nghi ngờ, do một yếu tố liên quan đến một tình huống không hoàn chỉnh mà ta xác định được đầy đủ đặc điểm;

(2) dự đoán mang tính phỏng đoán - một cách diễn giải dự kiến về các yếu

tố đã cho, cho rằng chúng có xu hướng ảnh hưởng nhất định;

(3) một khảo sát cẩn thận (xem xét, kiểm tra, khảo sát, phân tích) về tất cả các cân nhắc có thể đạt được mà sẽ xác định và làm rõ vấn đề;

(4) kết quả của việc xây dựng giả thuyết dự kiến để làm cho nó chính xác hơn và nhất quán hơn;

(5) coi giả thuyết như một kế hoạch hành động được áp dụng cho tình huống hiện tại: làm điều gì đó một cách công khai để mang lại kết quả dự đoán, qua đó kiểm tra giả thuyết

Dựa vào trích dẫn trên, rõ ràng là Dewey hàm ý một phương pháp giảng dạy dựa trên kinh nghiệm và yêu cầu tư duy phản xạ Theo thuật ngữ ngày nay, thực hiện các hoạt động thực hành trong khoa học là chưa đủ, cần chú ý đến tư duy Bảng 1.2 tổng hợp mô hình giảng dạy của Dewey

Bảng 1.2 Mô hình giảng dạy của Dewey (theo [24])

Cảm nhận các tình

huống bối rối

Giáo viên trình bày một trải nghiệm mà học sinh cảm thấy bị cản trở và cảm nhận được một vấn đề

Làm rõ vấn đề Giáo viên giúp học sinh xác định và hình thành vấn đề Xây dựng giả thuyết

dự kiến

Giáo viên tạo cơ hội cho học sinh hình thành giả thuyết

và cố gắng thiết lập mối quan hệ giữa tình huống bối rối và kinh nghiệm trước đó

Kiểm tra giả thuyết

Giáo viên cho phép học sinh thử nhiều loại thí nghiệm khác nhau, bao gồm thí nghiệm tưởng tượng, bút chì và giấy, và thí nghiệm cụ thể, để kiểm tra giả thuyết

Sửa lại các bài kiểm

Bảng 1.3 Chu trình học tập của Heiss, Obourn, Hoffman (theo [24])

Khám phá bài học Học sinh quan sát thao diễn để nêu câu hỏi, đề xuất giả

thuyết để trả lời câu hỏi và lập kế hoạch kiểm tra

Tiếp thu trải

(iii) Mô hình của Atkin-Karphus

Robert Karplus, một nhà vật lý lý thuyết tại Đại học California–Berkeley,

đã bắt đầu vận dụng lý thuyết tâm lý học phát triển của Jean Piaget với việc thiết kế tài liệu giảng dạy và giảng dạy khoa học từ năm 1961[24]

Năm 1961, J Myron Atkin, lúc đó đang làm việc tại Đại học Illinois, đã chia sẻ ý tưởng của Karplus về việc dạy khoa học cho trẻ nhỏ Cuối cùng, họ hợp tác trên một mô hình hướng dẫn khám phá trong tài liệu giảng dạy (Atkin

& Karplus, 1962) Karplus tiếp tục cải tiến ý tưởng của mình cũng như mô hình giảng dạy khi ông thử nghiệm các tài liệu giảng dạy khác nhau và quan sát phản ứng của học sinh tiểu học [24]

Đến năm 1967, Robert Karplus cùng với đồng nghiệp Herbert Thier đã sử dụng các thuật ngữ ban đầu và làm rõ hơn bối cảnh chương trình học bằng ba giai đoạn của mô hình giảng dạy khoa học: “Do đó, kế hoạch giảng dạy của một bài giảng có thể bao gồm trình tự này: khảo sát, phát minh và khám phá”

Ba giai đoạn và trình tự của chu trình học tập SCIS là khảo sát (exploration), sáng tác (invention) và khám phá (discovery) Khảo sát đề cập đến những trải nghiệm tương đối phi cấu trúc, trong đó học sinh thu thập thông tin mới Sáng tác đề cập đến một tuyên bố chính thức, thường là định nghĩa và thuật ngữ cho một khái niệm mới Sau khi khảo sát, giai đoạn sáng tác cho phép giải thích thông tin mới thu được thông qua việc tái xây dựng các khái niệm trước đó Giai đoạn khám phá liên quan đến việc áp dụng khái niệm mới vào một tình huống mới, khác Trong giai đoạn này, người học tiếp tục phát triển một cấp độ tổ chức nhận thức mới và cố gắng chuyển những gì họ đã học sang những tình huống mới (Xem Bảng 1.4.)

Bảng 1.4 Chu trình học tập của Atkin-Karplus (theo [24])

Khảo sát Học sinh có trải nghiệm ban đầu với các hiện tượng

Sáng tác Học sinh được làm quen với các thuật ngữ mới gắn với các

khái niệm là đối tượng của nghiên cứu

Khám phá Học sinh áp dụng các khái niệm và sử dụng các thuật ngữ

trong các tình huống mới có liên quan

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng chu trình học tập SCIS có nhiều lợi thế khi so sánh với các phương pháp giảng dạy khác Những nghiên cứu này được tóm tắt trong Abraham và Renner (1986) Jack Renner và cộng sự (Renner, Abraham và Birnie, 1985; Abraham và Renner, 1986; Renner, Abraham, và Birnie, 1988) đã nghiên cứu về hình thức thu nhận thông tin trong chu trình học tập, trình tự của các giai đoạn trong chu kỳ học tập, và sự cần thiết của mỗi giai đoạn của chu trình học tập Nói chung, các nghiên cứu này ủng hộ việc sử dụng chu trình học tập SCIS như thiết kế ban đầu của Atkin và Karplus Lawson (1995) tổng hợp chi tiết, đầy đủ về sự phát triển và sửa đổi của chu trình học tập SCIS

Ban đầu, chu trình học tập SCIS sử dụng các thuật ngữ khảo sát, sáng tác

và khám phá là ba giai đoạn và trình tự của mô hình Vào những năm 1980, Lawson (1988) và những người khác đã sửa đổi một chút các thuật ngữ được

sử dụng cho chu trình học tập Các thuật ngữ mới được sử dụng là khảo sát, giới thiệu thuật ngữ và ứng dụng khái niệm Mặc dù đã có những thay đổi trong thuật ngữ, nền tảng khái niệm của chu trình học về cơ bản vẫn giữ nguyên Phân tích các chương trình tiểu học chỉ ra chu trình học tập SCIS là một trong những chương trình hiệu quả Những tác động tích cực này trong quá trình học tập liên quan ít nhất một phần đến chu trình học tập Chu trình học tập SCIS được sử dụng làm trọng tâm cho một lý thuyết giảng dạy của Lawson, Abraham và Renner (1989) Ngoài ra, chu trình học tập SCIS đã được áp dụng thành công trong các môi trường giáo dục khác nhau

(iv) Quy trình 5E

Năm 1987, Rodger W Bybee cùng một số nhà khoa học giáo dục được giao nhiệm vụ phát triển một chương trình mới cho khoa học cơ bản và sức khỏe Nhóm nghiên cứu BSCS (Biological Sciences Curriculum Study - Nghiên cứu chương trình khoa học sinh học) đã được đưa đến một khóa thảo luận ở Colorado để phát triển chương trình mới cùng với một mô hình giảng dạy mới

Dựa trên chu trình dạy học SCIS của Atkin-Karplus, nhóm nhà khoa học BCSC muốn mở rộng và đào sâu những khái niệm này khi phát triển mô hình giảng dạy của riêng họ Kết quả là Quy trình 5E ra đời - một phương pháp học tập đã định hình cho việc học tập khoa học trên khắp thế giới trong hơn ba mươi năm

Được phát triển dựa trên quy trình SCIS, quy trình 5E có 2 giai đoạn mới

là gắn kết và đánh giá, còn ba giai đoạn khảo sát, giải thích, củng cố được phỏng theo quy trình SCIS Xem so sánh trong Bảng 1.5

Bảng 1.5 So sánh các bước của quy trình SCIS và quy trình 5E

Gắn kết (bước mới)

Sáng tác (Giới thiệu thuật ngữ) Giải thích (phỏng theo SCIS)

Khám phá (Ứng dụng khái niệm) Củng cố (phỏng theo SCIS)

Đánh giá (bước mới)

1.3.2 Vận dụng quy trình 5E trên thế giới

Quy trình dạy học 5E với những hiệu quả mang lại đã được áp dụng tại nhiều quốc gia trên thế giới

Tại Mỹ, quy trình này được vận dụng phổ biến trong các trương trình dạy học khoa học, bao gồm ngoại khoá và chính khoá, có thể kể đến một số chương trình học như: School Program, Adventure Club, Enrichment Program, Summer Camps,… Đã có ít nhất 3 tiểu bang Hoa Kì tán thành và khuyến khích vận dụng quy trình 5E, bao gồm: Texas, Connecticut, và Maryland Trong chương trình giáo dục STEAM, các bước của quy trình dạy học 5E cũng đã được vận dụng và mang lại những hiệu quả tích cực trong giáo dục Các cuộc khảo sát đều cho thấy học sinh cảm thấy dễ nhớ kiến thức và nội dung bài học sau khi học tập theo quy trình 5E Quy trình cũng giúp cho các giáo viên chuẩn

bị bài giảng đơn giản và có tính hệ thống hơn, giảm thời lượng dạy lý thuyết và thay vào đó là các hoạt động thực hành và khám phá Viện nghiên cứu sức khỏe

quốc gia Hoa Kỳ (NIH) đã nhận thấy phương pháp dạy học 5E này có nhiều tiềm năng và đã được chứng minh hiệu quả trong thực tế, trong nghiên cứu gần đây viện đã công bố những kết quả đạt được của phương pháp 5E đối với dạy học dành cho học sinh cấp phổ thông Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học tại

Mỹ (National Science Teacher Association – NSTA) khuyến khích các giáo viên áp dụng mô hình dạy học 5E nếu có thể trong các bài học và các chương trình học phổ thông, kể cả chính khoá và ngoại khoá

Các thống kê trên thế giới cho thấy, đã có trên 235 000 giáo án có sử dụng quy trình dạy học 5E; trên 97 000 trường hợp sử dụng mô hình 5E trong các khoá học tại các trường đại học; trên 73 000 chương trình giảng dạy phát triển theo quy trình 5E; trên 131 000 trường hợp sử dụng quy trình 5E trong các chương trình đào tạo giáo viên [22]

Như vậy, quy trình 5E từ khi hình thành đến nay đã rất được các nền giáo dục chú trọng và phát triển, với hướng vận dụng hiệu quả lý thuyết kiến tạo, học tập kết hợp trải nghiệm, quy trình đã và đang được vận dụng ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt trong chương trình giáo dục STEAM Với những hiệu quả mang lại, quy trình sẽ được biết đến và vận dụng rộng rãi hơn trên toàn thế giới

Tại Việt Nam, quy trình dạy học 5E đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong nhiều phân môn như Toán học, Vật lí, Sinh học, tiêu biểu như Nguyễn Đăng Thuấn, Nguyễn Hoàng Phúc, Vũ Thị Minh Nguyệt, Nguyễn Thị Loan, Dương Giáng Thiên Hương,… các nghiên cứu về quy trình 5E được trình bày rất nhiều trên các bài báo, các công trình khoa học, luận án,… Hiện nay quy trình 5E cũng đã được vận dụng kết hợp trong dạy học STEM các môn tại các trường học Các kế hoạch bài dạy hiện hành cũng được thiết kế theo trình tự các bước tương thích với các bước theo quy trình này

1.3.3 Các giai đoạn của quy trình dạy học 5E

5E là viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh đó là: Engage (Gắn kết), Explore (Khám phá), Explain (Giải thích), Elaborate (Củng cố) và

Evaluate (Đánh giá) Quy trình 5E là một phương pháp dạy học gồm năm giai đoạn để giảng dạy các môn khoa học Các giai đoạn là: Gắn kết, Khảo sát, Giải thích, Củng cố và Đánh giá

Sơ đồ 1.4: Quy trình dạy học 5E (phỏng dịch theo BCSC)

Gắn kết | Giai đoạn 1

Giai đoạn đầu tiên là thu hút học sinh tham gia; nắm bắt sự quan tâm và tò

mò của học sinh và để học sinh tập trung vào nhiệm vụ, đối tượng, tình huống, vấn đề hoặc sự kiện trong tầm tay

Phần quan trọng của giai đoạn này là tìm hiểu quá trình học tập trước đây

và những quan niệm sai lầm có thể xảy ra đối với học sinh - học sinh có những trải nghiệm gì trong quá khứ với những gì đang được đề cập? Học sinh nghĩ gì

về nó? Học sinh đã có những ý tưởng nào?

Để bắt đầu giai đoạn Gắn kết, giáo viên có thể chứng minh điều gì đó thu hút sự chú ý của học sinh và kích thích câu hỏi, cho học sinh thấy điều gì đó trái ngược với mong đợi của học sinh hoặc chỉ cần đặt một câu hỏi trực tiếp về chủ đề mà học sinh có thể tự hỏi

Kết quả của giai đoạn Gắn kết: Việc học trước và những quan niệm sai

lầm đã được rút ra và học sinh sẽ mê mẩn với sự bối rối, thắc mắc và động lực

để tìm ra câu trả lời Từ các hoạt động gắn kết, HS bước đầu có động cơ để khám phá tri thức về đối tượng

Ví dụ 1.1: Khi tìm hiểu về tam giác bằng nhau Để gắn kết HS với khái

niệm tam giác bằng nhau, GV có thể tổ chức trò chơi “Ghép cặp” như sau:

GV chia lớp thành 4 nhóm, mỗi nhóm sẽ nhận được một hộp đựng các tam giác, yêu cầu các nhóm tìm các cặp tam giác sao cho khi ghép với nhau thì chúng vừa khít nhau Nhóm nào tìm được nhiều cặp nhất sẽ là đội chiến thắng Như vậy sau trò chơi, HS có thể hiểu một cách đơn giản về hai tam giác bằng nhau là khi xếp chồng hai tam giác đó thì chúng vừa khít nhau

Sau trò chơi, GV có thể đặt một câu hỏi gợi động cơ để HS đến với hoạt động tiếp theo như: Các cặp tam giác mà chúng ta vừa ghép được là các cặp tam giác bằng nhau Vậy thế nào là hai tam giác bằng nhau?

Khám phá | Giai đoạn 2

Một khi các hoạt động đã gắn kết học sinh, học sinh có tâm lý cần thời gian để khảo sát các ý tưởng Các hoạt động khám phá được thiết kế để học sinh trong lớp có những trải nghiệm chung, cụ thể mà qua đó các em tiếp tục hình thành các khái niệm, quá trình và kỹ năng Giai đoạn gắn kết mang lại sự mất cân bằng; giai đoạn khám phá bắt đầu quá trình cân bằng Giai đoạn này cần được thực hiện cụ thể và thực hành Có thể sử dụng các phần mềm giáo dục trong giai đoạn này, nhưng nó phải được thiết kế cẩn thận để hỗ trợ quá trình ban đầu hình thành các khái niệm đầy đủ và chính xác về mặt khoa học

Mục đích của các hoạt động khám phá là thiết lập những kinh nghiệm mà giáo viên và học sinh có thể sử dụng sau này để chính thức giới thiệu và thảo luận về các khái niệm, quá trình hoặc kỹ năng Trong hoạt động, học sinh có thời gian để khám phá các đồ vật, sự kiện hoặc tình huống Do sự tham gia về tinh thần và thể chất của các em vào hoạt động, học sinh thiết lập các mối quan

hệ, quan sát các mẫu, xác định các biến số và đặt câu hỏi cho các sự kiện

Vai trò của giáo viên trong giai đoạn khám phá là người điều hành hoặc huấn luyện viên Giáo viên bắt đầu hoạt động và cho phép học sinh có thời gian

và cơ hội để điều tra các đối tượng, tài liệu và tình huống dựa trên ý tưởng riêng của mỗi học sinh về các hiện tượng Nếu được yêu cầu, giáo viên có thể huấn luyện hoặc hướng dẫn học sinh khi các em bắt đầu xây dựng lại lời giải thích của mình Sử dụng các vật liệu hữu hình và trải nghiệm cụ thể là điều cần thiết

Trong giai đoạn này, học sinh được chủ động khám phá các khái niệm mới thông qua các trải nghiệm học tập cụ thể Giáo viên cung cấp những kiến thức hoặc những trải nghiệm mang tính cơ bản, nền tảng, dựa vào đó các kiến thức mới có thể được bắt đầu Học sinh sẽ trực tiếp khám phá và thao tác trên các vật liệu hoặc học cụ đã được chuẩn bị sẵn Giáo viên có thể yêu cầu học sinh thực hiện các hoạt động như quan sát, làm thí nghiệm, thiết kế, thu số liệu

Kết quả của giai đoạn Khám phá: Giáo viên sẽ muốn lớp của mình có

thể thảo luận về những gì lớp đã trải qua và bất kỳ mẫu hoặc hiện tượng nào học sinh quan sát được trong giai đoạn khám phá của mình Đây là một cách tuyệt vời để vừa nghe những quan sát của người khác và những giải thích ban đầu mà còn giúp củng cố thông tin cho giai đoạn tiếp theo

Ví dụ 1.2: Sau khi đã ghép cặp được các tam giác trong hoạt động 1 ở

trên GV có thể tổ chức hoạt động để HS khám phá ra khái niệm hai tam giác bằng nhau như sau:

GV yêu cầu các nhóm HS thực hiện so sánh độ dài các cạnh và các góc của các tam giác trong 1 cặp tam giác bằng nhau đã ghép Từ đó đưa ra nhận xét về các cạnh và các góc của hai tam giác bằng nhau

Từ việc thực hành trực quan qua các cặp tam giác, HS sẽ dễ dàng khám phá ra được khái niệm hai tam giác bằng nhau là hai tam giác có các cạnh bằng nhau và các góc bằng nhau

Giải thích | Giai đoạn 3

Từ “giải thích” có nghĩa là hành động hoặc quá trình trong đó các khái niệm, quy trình hoặc kỹ năng trở nên đơn giản, dễ hiểu và rõ ràng Quá trình giải thích cung cấp cho học sinh và giáo viên cách sử dụng chung các thuật ngữ liên quan đến nhiệm vụ học tập

Giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh tổng hợp kiến thức mới và đặt câu hỏi nếu

họ cần làm rõ thêm Giáo viên tạo điều kiện cho học sinh được trình bày, miêu

tả, phân tích các trải nghiệm hoặc quan sát thu nhận được ở bước khảo sát

Trong giai đoạn này, giáo viên hướng sự chú ý của học sinh vào các khía cạnh cụ thể của trải nghiệm gắn kết và khảo sát Đầu tiên, giáo viên yêu cầu học sinh giải thích Thứ hai, giáo viên giới thiệu các giải thích khoa học hoặc công nghệ một cách trực tiếp, rõ ràng và trang trọng Giải thích là cách sắp xếp thứ tự các trải nghiệm khảo sát Giáo viên nên căn cứ phần đầu của giai đoạn này vào những giải thích của học sinh và kết nối rõ ràng những giải thích với trải nghiệm trong giai đoạn tham gia và khám phá của mô hình giảng dạy Chìa khóa của giai đoạn này là trình bày các khái niệm, quy trình hoặc kỹ năng một cách ngắn gọn, đơn giản, rõ ràng, trực tiếp và để chuyển sang giai đoạn tiếp theo

Giáo viên có thể giới thiệu các thuật ngữ mới, khái niệm mới, công thức mới, giúp học sinh kết nối và thấy được sự liên hệ với trải nghiệm trước đó Để giai đoạn này hiệu quả thì giáo viên nên yêu cầu học sinh chia sẻ những gì mà các em đã học được trong giai đoạn khảo sát trước khi giới thiệu thông tin chi tiết một cách trực tiếp hơn

Giáo viên có nhiều kỹ thuật và chiến lược khác nhau theo ý của họ để khơi gợi và phát triển các giải thích của học sinh Các nhà giáo dục thường sử dụng giải thích bằng lời nói; nhưng, có rất nhiều chiến lược khác, chẳng hạn như video, phim và phần mềm giáo dục Giai đoạn này tiếp tục quá trình sắp xếp tinh thần và cung cấp các điều khoản để giải thích Cuối cùng, học sinh sẽ có thể giải thích những kinh nghiệm khảo sát và trải nghiệm gắn kết đã thu hút các

em bằng cách sử dụng các thuật ngữ thông thường Học sinh sẽ không diễn đạt

và áp dụng ngay những lời giải thích - việc học cần có thời gian

Kết quả của giai đoạn Giải thích: Đừng ngạc nhiên nếu học sinh không thể

áp dụng ngay kinh nghiệm của mình vào phần giải thích - sự hiểu biết khoa học cần có thời gian! Ở giai đoạn này, nếu học sinh có thể kết nối từ trải nghiệm

Ví dụ 1.3: Khi tìm hiểu về tính chất đường trung trực của một đoạn thẳng,

sau khi HS khám phá ra tính chất: Điểm nằm trên đường trung trực của một đoạn thẳng thì cách đều hai đầu mút của đoạn thẳng đó GV yêu cầu HS thảo luận để chứng minh tính chất trên đúng

HS dựa vào hình vẽ, từ yêu cầu

chứng minh có thể tìm ra cách chứng

minh bằng cách dựa vào trường hợp

bằng nhau của tam giác vuông Từ đó

tư duy ra cách chứng minh định lí

Cụ thể cách chứng minh như sau:

Xét ∆MIA vuông tại I và ∆MIB

khảo sát Các hoạt động củng cố cung cấp thêm thời gian và trải nghiệm góp phần vào việc học hỏi

Giai đoạn này tập trung vào việc tạo cho học sinh có được cơ hội áp dụng những gì đã học được Giáo viên giúp học sinh thực hành và vận dụng các kiến thức đã học được ở bước Giải thích, giúp học sinh đào sâu hơn các hiểu biết, khoé léo hơn các kỹ năng, và có thể áp dụng được trong những tình huống và hoàn cảnh đa dạng khác nhau Điều này giúp các kiến thức trở nên sâu sắc hơn Lưu ý việc sử dụng các tương tác trong các nhóm sinh viên như một phần của quá trình củng cố Thảo luận nhóm và các tình huống học tập hợp tác tạo

cơ hội cho học sinh thể hiện sự hiểu biết của mình về chủ đề và nhận phản hồi

từ những người khác, những người rất gần với mức độ hiểu biết của họ

Giai đoạn này cũng là cơ hội để học sinh trình bày chi tiết hoặc tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố các kỹ năng mới Giai đoạn này cũng nhằm giúp học sinh củng cố kiến thức trước khi đánh giá thông qua các bài kiểm tra

Kết quả của giai đoạn củng cố: Giáo viên sẽ muốn học sinh của mình có

hiểu biết rộng hơn và tổng quát hơn về các khái niệm, kỹ năng và quy trình

Ví dụ 1.4: Sau khi HS tìm hiểu xong định lý Py – ta – go, để củng cố về

định lý này, GV có thể yêu cầu HS hoạt động nhóm thực hiện bài tập sau:

Bài toán: Đối với màn hình (ti vi, máy tính, điện thoại,…), người ta

thường sử dụng đơn vị inch để đo

kích thước (1 inch = 2,54cm) inch là

đơn vị đo độ dài được sử dụng ở

nước Anh và một số nước trên thế

giới Một chiếc tivi 36 inch có nghĩa

là độ dài đường chéo của ti vi đó dài 36 inch Vậy một chiếc tivi có chiều dài

89 cm, chiều rộng 50,3 cm thì ti vi đó bao nhiêu inch?

Thông qua bài toán trên, HS nhận dạng được vấn đề cần giải quyết, đó là tính độ dài đường chéo của màn hình ti vi thông qua hai kích thước đã cho sẵn

Qua hình ảnh trực quan, HS phát hiện được cách tính độ dài đường chéo bằng cách sử dụng định lý Py – ta – go

Cụ thể, độ dài đường chéo của ti vi là:

2 2

89  50,3  102 cm  40 inch

Vậy tivi trên thuộc loại tivi 40 inch

Với bài toán trên, HS vừa củng cố được công thức của định lý Py – ta –

go, vừa tìm hiểu thêm được về cách xác định kích thước màn hình, đây là các vật dụng rất quen thuộc với cuộc sống

Đánh giá | Giai đoạn 5

Đây là cơ hội quan trọng để học sinh sử dụng các kỹ năng đã học và đánh giá sự hiểu biết của mình Ngoài ra, học sinh cần nhận được phản hồi về tính đầy đủ của các giải thích của các em Có thể đánh giá không chính thức từ khi bắt đầu và trong suốt quy trình 5E Giáo viên có thể hoàn thành đánh giá chính thức sau giai đoạn xây dựng Là một vấn đề thiết thực của giáo dục, giáo viên phải đánh giá kết quả giáo dục Đây là giai đoạn mà giáo viên thực hiện các bài đánh giá để xác định mức độ hiểu biết của mỗi học sinh

Mô hình dạy học 5E cho phép đánh giá chính thức (dưới dạng các bài kiểm tra) và phi chính thức (dưới dạng các câu hỏi nhanh) Trong giai đoạn này giáo viên có thể quan sát học sinh thông qua các hoạt động nhóm nhỏ hoặc nhóm lớn

để xem tự tương tác trong quá trình học Cũng cần lưu ý là học sinh thường tiếp cận vấn đề theo cách mà các em học được, nghĩa là nếu tăng cường đa dạng hoạt động dạy học và đánh giá, học sinh sẽ hiểu vấn đề được nhiều mặt hơn

Các yếu tố hữu ích khác của giai đoạn đánh giá bao gồm tự đánh giá, bài tập viết và bài tập trắc nghiệm, hoặc các sản phẩm Ở đây giáo viên sẽ linh hoạt

sử dụng các kỹ thuật đánh giá đa dạng để nhận biết quá trình nhận thức và khả năng của từng học sinh, từ đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh và hỗ trợ học sinh phù hợp, giúp học sinh đạt được các mục tiêu học tập như đã đề ra

Kết quả của giai đoạn Đánh giá: Giáo viên đang tìm hiểu xem lớp học

và cá nhân học sinh của mình đang tiến bộ như thế nào - Tư duy khoa học nào cần cải thiện? Họ đã phát triển những cách hiểu khái niệm mới nào?

Ví dụ 1 5: Khi hướng dẫn HS tìm hiểu về nội dung: Quan hệ giữa cạnh

và góc đối diện trong tam giác, để đánh giá về sự hiểu biết của HS về nội dung bài học, GV có thể cho HS làm bài kiểm tra trắc nghiệm ngắn, sử dụng phiếu học tập hoặc thẻ Plickers để kiểm tra quá trình trên Bài kiểm tra bao gồm các câu hỏi sau:

Câu 1: Trong tam giác vuông, cạnh lớn nhất là:

đánh giá được mức độ phát triển các năng lực toán học tiêu biểu của HS như: Năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực giải quyết vấn đề toán học, năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán

Như vậy, các bước thiết kế theo quy trình 5E giúp cho HS có thể tự khám phá, lĩnh hội các tri thức thông qua các hoạt động trải nghiệm, tư duy Dưới sự tương tác của các cá nhân HS trong 1 nhóm và giữa các nhóm với nhau, HS có thể phát huy được tính tự chủ, tích cực trong các hoạt động, từ đó khám phá được các tri thức toán học trong chủ đề Đó chính là tinh thần mà lý thuyết kiến tạo hướng tới

1.3.5 Một số biện pháp kết hợp quy trình dạy học 5E nhằm phát triển năng lực của học sinh

- Biện pháp 1: Xác định rõ các hoạt động của GV và HS trong thiết kế

các hoạt động theo các giai đoạn của quy trình 5E

Các nhà phát triển chương trình giảng dạy của BSCS cẩn thận thiết kế từng hoạt động để minh họa cho giai đoạn nhất định của mô hình giảng dạy Ngoài ra, tài liệu dành cho giáo viên giúp thầy cô áp dụng những nghiên cứu mới nhất vào học tập Để đảm bảo rằng các tài liệu có cơ hội lớn nhất được áp dụng theo cách chúng được thiết kế và tôn vinh tính toàn vẹn của 5E, BSCS đã phát triển hai biểu đồ thể hiện rõ ràng các đặc điểm nổi bật của từng giai đoạn của 5E (xem Bảng 1.6 và 1.7) Các bảng này mô tả chi tiết từng giai đoạn của

mô hình giảng dạy sẽ như thế nào và không nên như thế nào, từ quan điểm của học sinh và giáo viên

Bảng 1.6 Quy trình 5E: Những điều học sinh làm (theo [24])

Các giai

đoạn

Quy trình 5E: Những điều học sinh làm

Việc này thích hợp trong mô hình Việc này không thích hợp

trong mô hình

Gắn kết + Đặt những câu hỏi như: “Tại sao

điều này lại xảy ra?”, “Tôi đã biết

+ Yêu cầu câu trả lời

“đúng”

Các giai

đoạn

Quy trình 5E: Những điều học sinh làm

Việc này thích hợp trong mô hình Việc này không thích hợp

trong mô hình

gì về điều này?”, “Tôi có thể tìm hiểu gì về điều này?”

+ Thể hiện sự quan tâm đến chủ đề

+ Đưa ra câu trả lời “đúng” + Tìm kiếm một giải pháp

+ Thử các lựa chọn thay thế và thảo luận chúng với những người khác

+ Ghi lại những quan sát và ý tưởng

+ Hỏi các câu hỏi liên quan

+ Cho phép người khác suy nghĩ và khám phá (tham gia thụ động)

+ “Chơi xung quanh” một cách bừa bãi mà không có mục tiêu

+ Dừng lại với một giải pháp

+ Đưa ra những kinh nghiệm

và ví dụ không liên quan + Chấp nhận những lời giải thích mà không cần biện minh

+ Không quan tâm đến những lời giải thích hợp lý khác