MỞ ĐẦU
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1.1. Phát triển năng lực tư duy toán học là một trong những yêu cầu cần thiết trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
5. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
7. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
8. NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN ĐƯA RA BẢO VỆ
9. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
Chương 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN
1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu vấn đề
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề trực giác, trực giác toán học
1.1.1.1. Vấn đề trực giác, trực giác toán học trên thế giới
1.1.1.2. Vấn đề trực giác, trực giác toán học trong nước
1.1.2. Lịch sử nghiên cứu vấn đề về tổ chức hoạt động nhận thức
1.1.3. Các kết quả tiếp thu từ việc nghiên cứu tổng quan vấn đề
1.2. Năng lực trực giác toán học của học sinh trong học tập Toán ở trường trung học phổ thông
1.2.1. Trực giác, trực giác toán học
1.2.1.3. Trực giác toán học
1.2.2. Tư duy trực giác trong dạy học Toán
Sơ đồ 1.1. Quá trình tư duy theo K. K. Plantônôv
1.2.3. Năng lực trực giác toán học của học sinh
1.2.3.2. Năng lực tư duy, năng lực toán học của học sinh trong học tập Toán ở trường trung học phổ thông
Trước hết, chúng tôi thừa nhận rằng “NL tư duy được xem là trình độ vận dụng HĐ trí tuệ, nó rất đa dạng trong việc sử dụng thông tin để đạt kết quả. NL tư duy bao gồm các yếu tố như giải quyết vấn đề, ra những quyết định, tư duy phê phán, phát triển lập luận và sử dụng các chứng cớ chứng minh cho lập luận của mình. NL tư duy là cốt lõi của nhiều hoạt động trí tuệ” [33, tr.59].
Theo tác giả Krutexki “những NLTH được hiểu là những đặc điểm tâm lí cá nhân (trước hết là những đặc điểm HĐ trí tuệ) đáp ứng những yêu cầu của hoạt động học tập toán học, và trong những 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 một môn học, đặc biệt nắm vững tương đối nhanh, dễ dàng, sâu sắc những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh vực toán học” [20, tr.126].
Trong dạy học Toán, việc bồi dưỡng NL tư duy cho HS thông qua các HĐ cụ thể trong quá trình học tập Toán, GV cần quan tâm đến việc phát triển trình độ vận dụng các HĐ trí tuệ của người học, bao gồm các HĐ trí tuệ chung và các HĐ trí tuệ phổ biến trong Toán học như phân tích, tổng hợp, tương tự, so sánh, KQH, đặc biệt hóa, cụ thể hóa, trừu tượng hóa, lật ngược vấn đề, lập luận chứng minh, xét tính giải được; các NL trí tuệ như tư duy trừu tượng, trí tưởng tượng không gian, TDTG và tư duy biện chứng.
1.2.3.3. Năng lực trực giác toán học của học sinh trong học tập Toán ở trường trung học phổ thông
a) Suy đoán và tưởng tượng
c) Phán đoán và khái quát hóa
Sơ đồ 1.2. Quy trình khái quát hóa
TGTH là nhận thức trực tiếp đối tượng, quan hệ toán học không cần thông qua những bước biện minh và phân tích chi tiết rõ ràng, do đó trong quá trình học tập môn Toán, chủ thể nhận thức có thể đưa ra được những phán đoán về đối tượng, quan hệ toán học đó thông qua suy luận quy nạp, KQH, mà chưa cần tiến hành các thao tác phân tích theo trình tự nghiêm ngặt của quá trình suy diễn. Trong một số trường hợp, HS có thể đưa ra được dự đoán về bản chất của đối tượng, phỏng đoán ngay được kết quả của vấn đề, từ đó có thể phát hiện được chiến lược giải quyết, thực hiện nhiệm vụ học tập môn Toán.
1.2.4. Vai trò của trực giác toán học trong dạy học Toán
Các vấn đề này giúp HS biết cách tiếp cận kiến tạo kiến thức, khám phá kiến thức trong học tập môn Toán. Do đó, dựa trên các hướng tiếp cận này, chúng tôi xác định việc xây dựng các HĐ được tổ chức cho HS trong quá trình dạy học Toán ở trường THPT nhờ các vai trò của TGTH.
1.2.5. Một số đặc trưng của năng lực trực giác toán học của học sinh trong quá trình học tập Toán ở trường trung học phổ thông
1.2.5.1. Đặc trưng 1: NL TGTH đặc trưng bởi sự nhanh chóng nhận thức trực tiếp các đối tượng, quan hệ, vấn đề toán học
1.2.6. Các thành tố của năng lực trực giác toán học của học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
Sơ đồ 1.3. Sơ đồ mô phỏng các dạng khái quát hóa
1.3. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học Toán
1.3.1. Hoạt động nhận thức toán học
1.3.2. Đặc trưng của hoạt động nhận thức toán học
1.3.3. Tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Toán
Theo [45, tr.72], sơ đồ tổ chức HĐNT trong dạy học Toán như sau:
Sơ đồ 1.4. Sơ đồ tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Toán
Ví dụ 1.10. Tổ chức HĐNT cho HS tiếp cận định lí về “Tổng số hạng đầu tiên của một cấp số cộng” [40, tr.112] theo sơ đồ 1.4 như sau:
1.4. Cơ hội dạy học Toán theo hướng phát triển năng lực trực giác toán học cho học sinh ở trường trung học phổ thông
1.4.1. Những lí thuyết chỉ đạo việc dạy học Toán theo hướng phát triển năng lực trực giác toán học của học sinh ở trường trung học phổ thông
1.4.2. Một số ý tưởng dạy học Toán theo hướng phát triển năng lực trực giác toán học cho học sinh ở trường trung học phổ thông
1.4.3. Cơ hội dạy học Toán theo hướng phát triển năng lực trực giác toán học cho học sinh ở trường trung học phổ thông
Kết luận chương 1
THỰC TRẠNG DẠY HỌC THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
TRỰC GIÁC TOÁN HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC TOÁN
Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
2.1. Mục đích và đối tượng khảo sát
2.1.1. Mục đích khảo sát
2.1.2. Đối tượng khảo sát
2.2. Nội dung khảo sát và tổ chức khảo sát
2.2.1. Nội dung khảo sát
2.2.2. Tổ chức khảo sát
2.3. Phân tích kết quả khảo sát
2.3.1. Kết quả khảo sát
Hình ảnh 2.1. Một số hình ảnh dự giờ GV Toán THPT
Bảng 2.1. Kết quả khảo sát mức độ nhận thức của GV Toán THPT về các HĐ liên quan NL TGTH trong dạy học Toán
Bảng 2.2. Kết quả khảo sát mức độ vận dụng của GV Toán THPT về các HĐ liên quan NL TGTH trong dạy học Toán
Bảng 2.3. Mức độ thể hiện của NL liên tưởng và hình dung được vấn đề của 142 HS lớp 10 qua giải bài toán 2
Biểu đồ 2.1. Mức độ thể hiện của NL TGTH của HS qua giải bài toán 2
2.3.2. Một số kết quả rút ra qua quá trình khảo sát
Kết luận chương 2
Chương 3
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TRỰC GIÁC TOÁN HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC TOÁN Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
3.1. Một số định hướng tổ chức hoạt động nhận thức theo hướng phát triển năng lực trực giác toán học cho học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
3.1.1. Định hướng nội dung dạy học
3.1.2. Định hướng phương pháp dạy học
3.1.3. Định hướng đối với người dạy
3.1.4. Định hướng đối với người học
3.2. Quy trình tổ chức hoạt động nhận thức theo hướng phát triển năng lực trực giác toán học cho học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
3.2.1. Cơ sở khoa học đề xuất cách thức tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh
Trên cơ sở triết học, mâu thuẫn là nguồn gốc của sự vận động và phát triển. Việc phát hiện các mâu thuẫn là nguồn gốc của hoạt động nhận thức tìm tòi tri thức mới của HS. HĐNT nói chung, nhận thức toán học nói riêng được bắt nguồn từ việc phát hiện các mâu thuẫn để từ đó tạo động lực cho HĐ giải quyết các mâu thuẫn đó. Các mâu thuẫn trong dạy học Toán này làm nảy sinh các nhiệm vụ nhận thức, các đối tượng của HĐ và tư duy thúc đẩy HĐNT của người học.
3.2.2. Quy trình tổ chức hoạt động nhận thức theo hướng phát triển năng lực trực giác toán học cho học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
Sơ đồ 3.1. Quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH cho HS
Theo quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH cho HS như sơ đồ 3.1, chúng tôi cũng quan tâm đến việc vận dụng hiệu quả trong dạy học các tình huống điển hình cụ thể, do đó GV cần chú ý phối hợp quy trình trên phù hợp với dạy học khái niệm theo con đường quy nạp và kiến thiết; dạy học định lí cần khai thác con đường dạy học có khâu suy đoán; đối với dạy học quy tắc, phương pháp và dạy học giải bài tập toán với quy trình trên GV cần tổ chức, hướng dẫn giúp HS nhận thức được quy trình giải, mô tả tiến trình GQVĐ, giải thích sự lựa chọn đường lối giải quyết hay khái quát được đường lối, cách giải một cách tổng quát qua giải bài toán, vấn đề cụ thể, phát hiện được tri thức phương pháp qua bài toán đó. Trong tình huống dạy học đó, khả năng học tập qua trực giác của HS được thể hiện, chuyển hóa được vấn đề đang xét với kiến thức toán học, định hướng được đường lối, phát hiện ý tưởng mới GQVĐ, hiểu biết và giải thích được ý nghĩa của vấn đề, mô tả các giai đoạn của quá trình giải quyết. Thông qua những HĐ đó, người học đạt được cách thức GQVĐ hơn là kết quả và giải pháp. Điều này giúp họ vận dụng được vào những tình huống mới khi họ đối mặt với những vấn đề không quen thuộc khác.
Bảng 3.1. Sử dụng hình ảnh trực quan để phát hiện dấu của tam thức bậc hai
Bảng 3.2. Dấu tam thức bậc hai trong các trường hợp
Nhận xét sau ví dụ: Qua ví dụ 3.1, các bước của quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH cho HS được thể hiện cụ thể với một số HĐ trực giác tương thích. Bằng HĐ quan sát trực quan về đồ thị của hàm số bậc hai trong các trường hợp khác nhau tương ứng, HS có thể phát hiện ra được tính chất, các yếu tố phụ thuộc lẫn nhau về dấu của tam thức bậc hai từ đó trực giác phát hiện vấn đề, dẫn đến đạt được kết quả về dấu của tam thức bậc hai. Việc phát hiện vấn đề toán học cần được HS nhận ra trước khi kết quả được GV thông báo về tri thức và sau đó là HĐ lập luận chứng minh rõ ràng, chính xác để khẳng định lại tri thức. Mặc dù HS có thể nhận thức sai lầm khi quan sát hình ảnh trực quan, tuy nhiên điều này giúp cho HS được sử dụng trực giác thông qua cảm nhận vấn đề bằng trực quan, hơn nữa được tự khám phá những cách thức phát hiện để hiểu sâu sắc về tri thức mới.
3.3. Một số cách thức tổ chức hoạt động nhận thức phát triển mỗi năng lực thành tố của năng lực trực giác toán học cho học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
Dựa trên đặc trưng của mỗi NL thành tố của NL TGTH của HS trong học tập môn Toán, chúng tôi chỉ ra cách thức tổ chức các HĐNT cụ thể trong việc rèn luyện và phát triển từng NL thành tố nhằm nhấn mạnh các HĐ tiến hành trực giác. Việc tổ chức HĐNT phát triển từng NL thành tố của NL TGTH cho HS trong dạy học Toán được thực hiện theo quy trình đã đề xuất như sơ đồ 3.1, trong đó ở bước 2 của quy trình được chú ý bởi các HĐ đặc trưng tương ứng cho từng NL thành tố. Trong mỗi cách thức triển khai đó, không chỉ có mỗi một HĐ của NL thành tố nào đó thể hiện trong tình huống dạy học đang xem xét, mà một số NL thành tố còn lại của NL TGTH đều có thể có các HĐ khác, chúng kết hợp cùng nhau giúp HS trực giác phát hiện vấn đề. Ở đây chúng tôi chú trọng phân tích một NL thành tố nổi bật hơn những NL thành tố còn lại mà thôi. Qua quá trình rèn luyện mỗi NL thành tố đó góp phần giúp HS đạt được những HĐ đặc trưng của NL TGTH trong học tập môn Toán. Việc tổ chức HĐNT phát triển từng NL thành tố được tiến hành cụ thể như sau:
3.3.1. Cách thức tổ chức hoạt động nhận thức phát triển năng lực liên tưởng và hình dung được vấn đề cho học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
3.3.1.1. Mục đích tổ chức
Bảng 3.3. Sử dụng liên tưởng nhằm trực giác phát hiện các mệnh đề mới tương tự trong tứ diện từ các tính chất đã biết trong tam giác
3.3.2. Cách thức tổ chức hoạt động nhận thức phát triển năng lực phán đoán và đưa ra quyết định cho học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
- HS trực giác phát hiện đường lối giải quyết vấn đề phù hợp như sau:
3.3.3. Cách thức tổ chức hoạt động nhận thức phát triển năng lực khái quát hóa nhanh chóng cho học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
3.3.4. Cách thức tổ chức hoạt động nhận thức phát triển năng lực rút gọn quá trình lập luận cho học sinh trong dạy học Toán ở trường trung học phổ thông
- Xác định những khó khăn, chướng ngại của HS: Bài toán khoảng cách là nội dung khó đối với HS, đặc biệt khi HS cần biết vận dụng cách dựng đã có vào tính khoảng cách trong những tình huống cụ thể. Vì thế, ngoài việc GV có thể khai thác thêm từ bài toán về sự tồn tại và duy nhất đường thẳng cắt và vuông góc hai đường thẳng chéo nhau cho trước xây dựng cho HS quy trình xác định đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau, giúp HS bước đầu hình thành và vận dụng khoảng cách vào bài toán cụ thể.
Bảng 3.4. Hình thức biểu diễn khác nhau của nội dung
“Trung điểm của đoạn thẳng”
Bảng 3.5. Hình thức biểu diễn khác nhau của nội dung “Trọng tâm của tam giác”
Bảng 3.6. Hình thức biểu diễn khác nhau của nội dung “Trọng tâm của tứ diện”
+ Biến đổi nhanh biểu thức .
+ Chọn các bộ số dương thích hợp để sử dụng BĐT Cauchy: Có thể áp dụng BĐT Cauchy cho các số và
+ Tổng hợp và hình dung kết quả: Khi đó dấu bằng xảy ra khi và giá trị nhỏ nhất của biểu thức .
GV yêu cầu HS trình bày lời giải đầy đủ các bước lập luận: Bài giải chi tiết các bước lập luận và phân tích của HS
Ta có .
Áp dụng BĐT Cauchy cho ba số dương ta có:
Mặt khác, và
Do đó . Vậy khi .
Nhận xét sau ví dụ: Qua ví dụ trên, việc tổ chức HĐNT cho HS hình thành khả năng biến đổi, lập luận nhanh chóng quá trình biến đổi giúp HS có thể nhận ra được những ý tưởng giải quyết bài toán, trong đó có thể lược bỏ một số bước biến đổi dài dòng trung gian để suy luận ra được hướng giải quyết. Việc HS có thể đưa ra phán đoán ban đầu về kết quả bài toán, thấy được con đường giải bài toán bằng công cụ BĐT Cauchy giúp HS hình dung tổng thể được qua sơ đồ suy luận. Tóm tại, NL rút gọn quá trình lập luận thể hiện qua việc hình dung các bước biến đổi ngắn gọn, lược bỏ bớt những khâu phân tích lập luận trung gian giúp HS thấy được cách GQVĐ trong tình huống mới.
Kết luận chương 3
Trong chương này, trên cơ sở các định hướng và các biện pháp tổ chức HĐNT cho HS phát triển NL TGTH, luận án đã đề xuất quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH cho HS trong dạy học Toán ở trường THPT gồm năm bước:
Từ quy trình đã đề xuất, chúng tôi cụ thể hóa cách thức tổ chức các HĐNT hướng tới phát triển mỗi NL thành tố của HS qua dạy học Toán ở trường THPT với mục đích tổ chức, một số cách thức rèn luyện từng NL thành tố tương ứng với những HĐ trực giác tương thích cùng với những ví dụ minh họa, nhận xét và bình luận sau ví dụ qua tổ chức dạy học một số nội dung cụ thể trong chương trình Toán THPT.
Một số kết quả của chương này đã được công bố trên tạp chí chuyên ngành với các bài báo số 4, 5, 7 và 9 trong Danh mục công trình khoa học liên quan đến đề tài luận án.
Chương 4
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
4.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm
4.1.1. Mục đích thực nghiệm
4.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm
4.2. Thời gian và đối tượng thực nghiệm
4.2.1. Thời gian thực nghiệm
4.2.2. Đối tượng thực nghiệm
4.3. Tiến trình thực nghiệm
4.4. Nội dung thực nghiệm
Nội dung thực nghiệm được thiết kế nhằm thể hiện một số HĐ theo cách thức tổ chức từng NL thành tố của NL TGTH đã đề xuất, được tiến hành dạy học theo quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH với các giáo án dạy học và nội dung bài làm thực nghiệm của HS lớp 11 qua hai vòng như sau:
4.4.1. Thực nghiệm vòng 1
4.4.1.1. Về tiết dạy thực nghiệm trong giáo án dạy học
Trong lần thực nghiệm thứ nhất, chúng tôi tiến hành thực nghiệm với một số tiết dạy nhằm thể hiện quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH với một số HĐ tương thích và biểu hiện của HS trong các NL thành tố được tổ chức theo quy trình đã đề xuất. Các bài dạy thực nghiệm gồm:
+ Hình học 11: “Ôn tập phép dời hình” (2 tiết)
4.4.1.2. Về các hoạt động tương thích với NL thành tố của NL TGTH được thực nghiệm qua các tiết dạy
Qua giáo án dạy học thực nghiệm vòng 1, chúng tôi hướng tới kiểm nghiệm việc tổ chức các HĐNT phát triển các NL thành tố của NL TGTH cho HS như: NL KQH nhanh chóng, NL kết nối giữa trực quan và trừu tượng, và NL phán đoán và đưa ra quyết định theo quy trình tổ chức HĐNT phát triển NL TGTH cho HS.
+ Tổ chức HĐ phát triển NL phán đoán và đưa ra quyết định qua giải bài toán “Cho tam giác nội tiếp đường tròn (O, R) có hai điểm cố định và điểm di động trên (O). Tìm quỹ tích trực tâm của tam giác khi di động trên (O)”. Trong bài dạy này, GV tổ chức cho HS được luyện tập và tiến hành HĐ hình dung được hình ảnh hay mô hình của vấn đề toán học, HĐ đưa ra phán đoán và lựa chọn quyết định phù hợp với tình huống. Trong HĐ này người học phải hình dung được quỹ tích trực tâm H tam giác có thể di chuyển trên đường nào, các yếu tố không đổi có liên quan đến việc hình dung được các phép dời hình nào có thể sử dụng trong bài toán. Chú ý rằng, GV không nên sử dụng hỗ trợ của các phần mềm hình học để minh họa cho quỹ tích khi cho điểm di chuyển, HS bắt buộc phải tự hình dung các hình ảnh đó trong đầu óc của họ. Khi đó, HS được tiến hành HĐ theo nhóm để có thể phát hiện ra được phép biến hình thích hợp, qua đó, HS có cơ hội được biểu diễn sự hiểu biết và phát hiện vấn đề của mình qua mô tả và giải thích chiến lược giải quyết của mỗi nhóm, sau đó là trình bày lời giải.
Bài làm hoạt động nhóm của HS
Hình ảnh 4.1. Bài làm hoạt động nhóm của HS trong quá trình thực nghiệm
Một số hình ảnh trong quá trình thực nghiệm vòng 1
Hình ảnh 4.2. Hình ảnh dạy học trong thực nghiệm vòng 1
4.4.1.3. Nội dung bài thực nghiệm vòng 1
Phân tích dụng ý sử dụng các HĐ tương thích với từng NL thành tố của NL TGTH
Khi thiết kế bài làm thực nghiệm vòng 1 cho HS, chúng tôi chú ý tới một số HĐ của NL thành tố của NL TGTH đã được trình bày trong các mục 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 và 3.3.4. Cụ thể như sau:
- Trong Câu 1, chúng tôi hướng tới xem xét khả năng sử dụng HĐ hình dung được hình ảnh trực quan của vấn đề toán học (NL liên tưởng và hình dung được vấn đề) và HĐ đưa ra các phán đoán cho tình huống quen thuộc (NL phán đoán và đưa ra quyết định), cụ thể HS phải hình dung hay tưởng tượng nhận ra được mô hình tương ứng của vấn đề từ đó suy ra các trường hợp có thể có của thiết diện của một tứ diện với một mặt phẳng bất kì là những đa giác nào mà chưa cần phải tiến hành vẽ hình.
Phân tích tiên nghiệm bài thực nghiệm vòng 1
Chúng tôi dự kiến kết quả bài làm của HS trước khi tổ chức thực nghiệm với chiến lược như sau: Các câu hỏi ở phần thực nghiệm không tập trung vào việc phân tích dài dòng, lập luận chặt chẽ và biến đổi đầy đủ, đây là những câu hỏi dưới dạng trả lời nhanh, do đó trong khoảng thời gian ngắn, HS cần có ngay những nhận xét, hình dung ngay vấn đề đang đặt ra để giải quyết. Thông qua các câu hỏi nhanh với dụng ý sư phạm hướng vào các HĐNT được tổ chức nhằm phát triển một số NL thành tố của NL TGTH, HS phải tiến hành suy ngẫm, hình dung và phán đoán để trực giác phát hiện vấn đề, đưa ra nhận xét về quá trình và sau đó là thể hiện kết quả sau quá trình hình dung vấn đề.
+ Kết quả mong đợi:
Đối với Câu 1, thiết diện được tạo bởi mặt phẳng cắt một tứ diện có thể là tam giác, tứ giác, hình thang, hình bình hành, hình thoi, hình chữ nhật, hình vuông.
Mô tả việc hình dung thiết diện: Thiết diện là tam giác nếu mặt phẳng chỉ cắt ba cạnh chung một đỉnh của tứ diện, hoặc mặt phẳng đó đi qua một cạnh và cắt một cạnh đối diện. Thiết diện là tứ giác bất kì nếu mặt phẳng cắt cả bốn mặt của tứ diện, đặc biệt nếu nếu mặt phẳng song song với một cạnh khác thì thiết diện là hình thang; song song với hai cạnh còn lại thì thiết diện có thể là hình bình hành. Trong trường hợp, tứ diện có thêm điều kiện có hai cạnh còn lại vuông góc nhau thì được thiết diện là hình chữ nhật; còn hai cạnh đó bằng nhau thì thiết diện là hình thoi; nếu hai cạnh vừa vuông góc và bằng nhau thì thiết diện là hình vuông.
Đối với Câu 2, giải bài toán bằng sử dụng phép quay với góc quay , phát hiện được tính chất của tam giác vuông từ đó suy ra tính chất của các tam giác tương tự, KQH phát hiện bài toán mới với dựng tam giác cân có đỉnh α không đổi.
Đối với Câu 3, nhận xét về tổng diện tích các phần được tô màu sẽ tô kín cả hình vuông khi quá trình trên diễn ra đến vô cùng; mỗi phần được tô màu của hình vuông trong mỗi bước có thể được biểu diễn bởi một cấp số nhân với ; Sử dụng công thức tính tổng của một cấp số nhân lùi vô hạn kiểm tra lại đúng là kết quả nhận xét ban đầu với diện tích của hình vuông đã cho là 1.
4.4.1.4. Kết quả bài thực nghiệm vòng 1
Đánh giá kết quả qua bài làm của HS: Sau khi hoàn thành thực nghiệm vòng 1, chúng tôi phân tích được kết quả cụ thể như sau:
Trong câu 1, hầu hết các em HS đều có khả năng hình dung được hình ảnh để giải quyết được vấn đề, tuy nhiên mức độ cao thấp có khác nhau, cụ thể có 13/71 HS (chiếm 18,3%) chỉ hình dung được tam giác và tứ giác, với 55/71 HS (chiếm 77,5%) còn các trường hợp đặc biệt hơn của tứ giác như hình thang, hình bình hành, còn lại 3/71 HS (chiếm 4,2%) có thể hình dung ra được trường hợp hình vuông.
Trong câu 2, đa số các em đều biết liên tưởng và sử dụng kiến thức của phép quay với góc quay 900 để giải dược bài toán. Đối với HĐ KQH bài toán, có 56/71 HS (chiếm 78,9%) chọn tam giác đều, 10 HS (chiếm 14,1%) chọn cả tam giác đều và tam giác cân; chỉ có 5 em (chiếm 7%) không tìm ra được tam giác đặc biệt nào có thể thay tam giác vuông như trong bài toán ban đầu.
Trong câu 3, chúng tôi nhận thấy mức độ sử dụng hình ảnh trực quan để phát hiện vấn đề toán học của HS trong bài này là khá tốt, 100% HS đều xác định được cấp số nhân được thể hiện qua hình ảnh trực quan đã cho. Tuy nhiên, khi nhận xét về tổng diện tích các hình vuông được tô màu sẽ như thế nào thì HS chưa diễn đạt được, chỉ có 38/71 HS (chiếm 53,5%) mô tả chính xác là “tô đầy hình vuông”, “tô hết hình vuông”, “tô kín hình vuông”, “lắp đầy cả hình vuông”.
Một số hình ảnh bài làm của HS
Hình ảnh 4.3. Hình ảnh bài làm của HS trong thực nghiệm vòng 1
Đánh giá qua quan sát trong lớp học
Trong quá trình các em làm thực nghiệm, chúng tôi quan sát nhận thấy, HS có dành thời gian cho suy ngẫm cho vấn đề và biết hình dung kết quả trước khi ghi thực hiện lời giải rõ ràng hay đáp án vào phiếu trả lời. Một số em có khả năng sử dụng hình ảnh minh họa, một vài hình vẽ sơ sài ngoài giấy nháp. Hầu như trong thời gian được yêu cầu, các em đều có thể đưa ra được vài kết quả cho các câu hỏi thông qua việc các em phát biểu nêu những nhận xét ban đầu về bài toán và kết quả.
Đánh giá qua phỏng vấn HS, nghiên cứu trường hợp
Để làm sáng tỏ một số thông tin khó xác định được việc kết nối giữa trực quan và trừu tượng, khả năng đưa ra phán đoán trong bài làm của HS, chúng tôi thu thập kết quả qua nghiên cứu trường hợp cụ thể trên một số HS qua tiến hành phỏng vấn, trao đổi với một số câu hỏi.
Việc lựa chọn các trường hợp điển hình của HS để theo dõi sự tiến bộ trong quá trình tiến hành các HĐ trực giác liên quan đến các NL thành tố trong dạy học môn Toán, thông qua việc quan sát thái độ, hoạt động và kết quả thực hiện của HS trước khi tham gia vào quá trình thực nghiệm, đồng thời chúng tôi đã tiến hành trao đổi với GV trực tiếp dạy. Chúng tôi đã chọn ra 03 HS của trường THPT Thiên Hộ Dương để tiến hành quan sát, thu thập và xử lý thông tin để đưa ra những nhận định về quá trình rèn luyện các HĐ TGTH tương thích từng NL thành tố trong dạy học môn Toán, cụ thể:
Bảng 4.1. Kết quả học tập môn Toán của nhóm HS
Số thứ tự
Họ và tên
Lớp
Kết quả học tập môn Toán
(tính từ điểm trung bình môn Toán tháng 10/2017)
1
Lê Huỳnh Bảo Trâm
11CB6
Trung Bình
2
Nguyễn Hoài Ân
11CB6
Khá
3
Đinh Tấn Thạnh
11CB6
Giỏi
Trong thực nghiệm vòng 1, câu trả lời của nhóm HS như sau:
- Trong câu 1, em hãy hình dung và mô tả khi nào thì thiết diện tạo bởi là các đa giác mà các em đã đưa ra kết quả, cách tưởng tượng của các em như thế nào?
+ Câu trả lời của em Lê Huỳnh Bảo Trâm: “Em chỉ thấy được thiết diện có thể là tam giác khi mặt phẳng cắt ba cạnh của tứ diện, hoặc thiết diện là tứ giác khi mặt phẳng cắt bốn cạnh của tứ diện thôi, thiết diện có thể là hình bình hành”.
+ Câu trả lời của em Nguyễn Hoài Ân: “Em nhìn ra được thiết diện có thể là tam giác, tứ giác và cả hình thang, hình bình hành nữa, em có thể vẽ ra được hình đó”.
+ Câu trả lời của em Đinh Tấn Thạnh: “Do yêu cầu không được vẽ hình nên em tưởng tượng trong đầu, trước hết thiết diện có thể là tam giác khi cắt ba cạnh chung đỉnh của tứ diện, nếu em giữ nguyên vị trí cạnh của tam giác đó và di chuyển đỉnh còn lại trên cạnh của tứ diện thì thiết diện sẽ thay đổi, có thể là tứ giác nếu cắt bốn cạnh, đặc biệt nếu cắt bốn cạnh và song song với một trong hai cạnh còn lại thì thiết diện là hình thang, còn nếu song song cả hai cạnh thì được thiết diện là hình bình hành. Trong trường hợp đặc biệt hơn của tứ diện, có thể thiết diện là hình chữ nhật hoặc hình vuông nữa”.
- Trong câu 2, điều gì của bài toán ban đầu làm em suy nghĩ đến thay tam giác mà em đã chọn để phát hiện kết quả bài toán không thay đổi?
+ Câu trả lời của em Lê Huỳnh Bảo Trâm: “Bài toán ban đầu cho dựng các tam giác vuông cân sử dụng phép quay có góc quay 900 do đó có thể thay tam giác vuông cân thành tam giác đều và sử dụng phép quay có góc 600 thì được kết quả bài toán không đổi”.
+ Câu trả lời của em Nguyễn Hoài Ân: “Sau khi giải bài toán, em thấy bài toán có thể thay việc dựng các tam giác vuông cân bởi các tam giác đều hoặc tam giác cân vì đều sử dụng tính chất phép quay thôi”.
+ Câu trả lời của em Đinh Tấn Thạnh: “nói chung tam giác cân có góc ở đỉnh không đổi đều có thể sử dụng phép quay để giải bài toán”.
- Trong câu 3, quá trình tô màu các hình vuông diễn ra đến vô tận thì điều gì xảy ra, mỗi diện tích hình tô màu làm em liên tưởng đến gì?
Ba HS trên đều có cùng câu trả lời: “tô kín hình vuông đã cho nên tổng diện tích hình vuông tô màu bằng 1”. Riêng em Nguyễn Hoài Ân và Đinh Tấn Thạnh phát hiện mỗi diện tích hình vuông được tô màu là một số hạng của cấp số nhân.
Qua phỏng vấn ba trường hợp trên, chúng tôi nhận thấy khả năng hình dung, tưởng tượng vấn đề, khả năng liên tưởng kiến thức và KQH của HS đã được hình thành và hiệu quả trong khi giải quyết các bài toán.
Phân tích hậu nghiệm bài thực nghiệm vòng 1
Qua bài thực nghiệm vòng 1, chúng tôi nhận định rằng một số HĐNT phát triển NL thành tố của NL TGTH cho HS thông qua một số HĐ của HS được biểu hiện gồm:
- HĐ hình dung được hình ảnh trực quan của vấn đề toán học, HĐ liên tưởng và chuyển hóa các liên tưởng (NL liên tưởng và hình dung được vấn đề).
- HĐ sử dụng trực quan kết nối vấn đề toán học để phát hiện và GQVĐ, HĐ hình dung trực quan, mô hình, nhìn thấy được các hình và tính chất của chúng (NL liên tưởng và hình dung được vấn đề).
- HĐ đưa ra các phán đoán cho tình huống quen thuộc nhờ sử dụng các HĐ trí tuệ (NL phán đoán và đưa ra quyết định).
- HĐ phát hiện các yếu tố chung, tổng quát của đối tượng từ việc xem xét trường hợp riêng (NL KQH nhanh chóng).
Do đó chúng tôi tiếp tục tiến hành tổ chức thực nghiệm vòng 2, với các HĐ khác của các NL thành tố của NL TGTH ở HS.
4.4.2. Thực nghiệm vòng 2
4.4.2.1. Về tiết dạy thực nghiệm trong giáo án dạy học
Trong vòng thứ hai, chúng tôi dạy thực nghiệm 8 tiết dạy để kiểm nghiệm về tính khả thi của một số HĐ tương thích với các NL thành tố của NL TGTH được tổ chức dựa trên quy trình đề xuất. Qua thực nghiệm vòng 1, chúng tôi cũng đã rút kinh nghiệm cho việc tiến hành tổ chức và thực hiện phân tích tiên nghiệm, hậu nghiệm nhằm có một số kết quả định tính và định lượng. Các tiết dạy thực nghiệm gồm:
+ Hình học 11: Bài “Đường thẳng vuông góc với mặt phẳng” (2 tiết)
+ Hình học 11: Bài “Khoảng cách” (3 tiết)
4.4.2.2. Về các hoạt động tương thích với NL thành tố của NL TGTH được thực nghiệm qua các tiết dạy
Trong giáo án dạy học thực nghiệm vòng 2, chúng tôi hướng tới kiểm nghiệm việc tổ chức các HĐNT phát triển các NL thành tố của NL TGTH cho HS như: NL KQH nhanh chóng, NL rút gọn quá trình lập luận, NL liên tưởng và hình dung được vấn đề, và NL phán đoán và đưa ra quyết định theo quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH cho HS.
Trong giáo án dạy học, một số HĐ được tổ chức nhằm giúp HS tiến hành HĐ sử dụng hình ảnh trực quan để phát hiện vấn đề toán học nhờ kết nối giữa trực quan và trừu tượng (NL liên tưởng và hình dung được vấn đề), HĐ này được nhấn mạnh ở chỗ HS biết cách sử dụng các hình ảnh trực quan với dụng ý sư phạm giúp HS chuyển hóa được vấn đề đang xét với kiến thức, phát hiện kiến thức toán học được ẩn chứa trong vấn đề.
Ngoài ra, HS có thể tiến hành HĐ nắm bắt và giải thích được ý nghĩa của vấn đề, nhận biết được dãy số hay cấp số đã cho có thể biểu diễn được dưới dạng khác giúp HS hiểu sâu sắc hơn kiến thức. Việc sử dụng trực quan nhằm hỗ trợ HS phát hiện bản chất vấn đề, GQVĐ được xác định ở mức độ “trực giác bằng cảm nhận trực quan”, ở đây HS trực giác được đối tượng, quan hệ toán học qua việc quan sát hiện tượng bên ngoài của đối tượng một cách có mục đích và ý nghĩa để chủ thể nhận thức tiếp nhận thông tin từ tình huống đã cho từ đó nắm bắt được đối tượng, quan hệ toán học.
HĐNT được tổ chức nhằm giúp HS tiến hành HĐ kết nối giữa trí tưởng tượng và trực quan, HĐ này giúp HS biết sử dụng trí tưởng tượng và trực quan để phát hiện cách giải quyết, hình dung trước hết về đường lối GQVĐ. Thông qua HĐ tương thích này của NL TGTH, khả năng học tập của HS được biểu hiện ở chỗ tạo sự kết nối giữa trực quan và trừu tượng, định hướng được đường lối, phát hiện ý tưởng mới GQVĐ, mô tả và thảo luận các giai đoạn của quá trình giải quyết, từ đó, HS đạt được cách thức giải quyết của bài toán. Một số hình ảnh trong quá trình thực nghiệm vòng 2
Hình ảnh 4.4. Hình ảnh dạy học trong thực nghiệm vòng 2
4.4.2.3. Nội dung bài thực nghiệm vòng 2
Sau lần thực nghiệm vòng 1, chúng tôi đã rút kinh nghiệm, điều chỉnh và bổ sung một số hoạt động tương thích nhằm tổ chức phát triển NL TGTH cho HS ở mức độ cao hơn. Chúng tôi vẫn tiến hành trên các lớp thực nghiệm ban đầu để đánh giá chính xác việc tiến triển của việc vận dụng các HĐ tương thích để nhận thấy sự phát triển các NL thành tố của NL TGTH ở HS.
Phân tích dụng ý sử dụng các hoạt động
Khi thiết kế bài làm thực nghiệm vòng 2 cho HS, chúng tôi chú ý tới các HĐ tương ứng của từng NL thành tố của NL TGTH của HS theo quy trình tổ chức HĐNT đã đề xuất. Dụng ý trong mỗi câu hỏi thực nghiệm như sau:
- Trong Câu 2, chúng tôi hướng tới xem xét biểu hiện của HĐ biến đổi hình thức của tri thức toán học sang hình thức khác (NL rút gọn quá trình lập luận) của HS để nhận ra được nội dung một cách nhanh chóng và khắc sâu ý nghĩa kiến thức cho HS.
- Trong Câu 3, chúng tôi hướng tới xem xét biểu hiện của HĐ phát hiện quy luật, bản chất của vấn đề và giải thích được ý nghĩa của vấn đề (NL KQH nhanh chóng) của HS, nhận biết được dãy số đã cho có thể biểu diễn được dưới dạng khác từ đó giúp HS hiểu sâu sắc hơn kiến thức và khả năng sử dụng hình ảnh trực quan để phát hiện vấn đề toán học của HS (NL liên tưởng và hình dung được vấn đề),
- Trong Câu 4, chúng tôi hướng tới nhận biết mức độ HĐ hiểu biết và giải thích được ý nghĩa của vấn đề (NL KQH nhanh chóng), hiểu được ý nghĩa hình học của định lí và biểu diễn được dưới dạng khác từ đó giúp HS nắm bắt và hiểu sâu sắc kiến thức.
Phân tích tiên nghiệm vòng 2
Trong lần thực nghiệm vòng 2 này, chúng tôi thiết kế nội dung thực nghiệm với bài tập yêu cầu HS giải toán nhanh, rút gọn các bước lập luận dài dòng để suy ra kết quả hoặc đường lối giải quyết bài toán, HS cần biết sử dụng những hình ảnh để liên hệ phát hiện và biểu diễn cho vấn đề, biểu hiễn một nội dung toán dưới dạng nhiều hình thức khác nhau; hiểu ý nghĩa của kiến thức toán dưới dạng ngôn ngữ hình ảnh, hình học.
+ Kết quả mong đợi
Đối với câu 1, HS có thể phát hiện đoạn vuông góc chung của hai đường thẳng cần tìm là đoạn thẳng đi qua trung điểm của chúng, nếu HS liên tưởng đến bài toán dựng thiết diện của mặt phẳng trung trực đã học. HS cũng có thể sử dụng các bước dựng đã cung cấp trong dạy bài mới áp dụng trong trường hợp cụ thể nhờ thu gọn một số bước biến đổi trong quá trình giải bài toán. Kết quả việc tính toán khoảng cách .
Đối với câu 2, HS có thể sử dụng càng nhiều biểu thức càng tốt để thể hiện cho G là trọng tâm của tứ diện như bảng 3.6.
Đối với câu 3, HS có thể biểu diễn cấp số đa cho dưới dạng hình ảnh trực quan bằng nhiều cách như sử dụng đoạn thẳng có độ dài 1, sử dụng tam giác có diện tích 1 hoặc sử dụng hình vuông có diện tích 1.
Đối với câu 4, HS có thể nắm bắt được biểu thức bằng việc giải thích ý nghĩa của hai vế, từ đó suy ra hình ảnh biểu diễn của định lí. Hình biểu diễn của định lí như hình 3.17.
4.4.2.4. Kết quả thực nghiệm vòng 2
Đánh giá kết quả qua bài làm của HS
Trong bài thực nghiệm vòng 2 này, chúng tôi tập trung vào đánh giá khả năng sử dụng được các hình ảnh trực quan kết nối với vấn đề toán học trừu tượng và tạo ra các biến đổi thích hợp với các đối tượng, vấn đề toán học trong tình huống mới. Ngoài ra một đặc trưng của NL TGTH cũng được chúng tôi thiết kế trong bài thực nghiệm này, trong câu 3 yêu cầu HS có khả năng nắm bắt ngay được vấn đề thông qua việc hiểu được ý nghĩa, bản chất của tri thức. Vì vậy bài thực nghiệm này đánh giá mức độ nhận thức TGTH của HS cao hơn bài thực nghiệm vòng 1.
Sau khi tổng hợp bài làm thực nghiệm vòng 2 của HS, chúng tôi có được kết quả:
Trong câu 1, có 65/71 HS (91,5%) giải được bài toán này bằng việc tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau đưa về tính khoảng cách từ một điểm đến mặt phẳng bằng sử dụng cách dựng đã biết; chỉ có 2 HS (2,8%) phát hiện được đoạn nối trung điểm của hai đường thẳng chéo nhau chính là đoạn vuông góc chung, từ đó suy ra được khoảng cách.
Đối với câu 2, hầu hết các em đều liên tưởng được các biểu thức thích hợp để biểu diễn cho nội dung trọng tâm của tứ diện, đúng như dự đoán, chúng tôi thấy được những kiến thức đã biết như giao điểm của các đường trọng tuyến, các biểu thức vectơ với 56/71 HS (chiếm 78,9%) cho kết quả như vậy, trong khi đó có 15/71 (chiếm 21,1%) có bổ sung thêm được các dạng khác của trọng tâm tứ diện. Điều này bước đầu cho thấy số HS này có sự linh hoạt trong tư duy vấn đề.
Trong câu 3, chúng tôi đánh giá cao sự vận dụng hình ảnh trực quan của 65/71 HS (chiếm 91,5%) trong việc biểu diễn một cấp số nhân đã cho qua các hình ảnh rất sáng tạo qua trung điểm, tam giác, tuy nhiên số còn lại với 8,5% các em chưa làm được.
Trong câu 4, chiếm 70/71 em đều điền đúng được vào các dấu “…”, tuy nhiên về phần minh họa bằng hình vẽ thể hiện ý nghĩa hình học của đồ thị thì chỉ chiếm có 59,2% với 42/71 HS làm được.
Một số hình ảnh bài làm của HS như sau:
Hình ảnh 4.5. Kết quả bài làm của nhóm HS thực nghiệm
Đánh giá qua quan sát trong lớp học
Trong quá trình các em làm thực nghiệm, quan sát các hoạt động trên lớp và quan sát vở ghi chép của HS, chúng tôi nhận thấy, HS có khả năng suy nghĩ và sử dụng hình ảnh minh họa để đưa ra được kết quả cho các câu hỏi. Các em biết vận dụng phương pháp đã biết vào trong tình huống cụ thể, biểu diễn được nội dung toán học dưới dạng nhiều hình thức khác nhau. Một số HS trung bình, yếu cũng có khả năng phán đoán ban đầu với ý tưởng mới cho vấn đề khi tham gia phát biểu.
Đánh giá qua phỏng vấn HS, nghiên cứu trường hợp
Để làm sáng tỏ một số thông tin khó xác định được việc liên tưởng và quá trình hình dung vấn đề, khả năng kết nối giữa trực quan và trừu tượng, khả năng KQH nhanh chóng cũng như khả năng đưa ra phán đoán trong bài làm của HS, chúng tôi thu thập kết quả qua nghiên cứu trường hợp cụ thể trên một số HS khi tiến hành phỏng vấn, trao đổi với các câu hỏi trong vòng thực nghiệm lần 2 như sau:
- Trong câu 1, để tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau một cạnh và đường chéo của hình lập phương, em có những định hướng gì? Em có liên hệ đến những kiến thức như thế nào?
+ Câu trả lời của em Lê Huỳnh Bảo Trâm: “Bài toán tính khoảng cách hai đường thẳng chéo nhau a và b nói chung đều có thể quy về khoảng cách từ một điểm trên đường thẳng a này đến mặt phẳng chứa đường thẳng b và song song với a, sau khi nhìn hình em thấy mặt phẳng (AC’D’) là mặt phẳng chứa AC’ và song song A’B’, giờ em tính khoảng cách từ điểm A’ đến (AC’D’) thôi”.
+ Câu trả lời của em Nguyễn Hoài Ân: “Bài toán khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau em thấy rất khó, em không giải được”. Sau khi, GV động viên em cho dự đoán về đoạn vuông góc của 2 đường thẳng đó, em cho câu trả lời “em đoán đoạn vuông góc chung là đoạn nối hai trung điểm IJ của hai đoạn thẳng đó, nhưng em chỉ mới nhìn thấy IJ vuông góc AC’ mà thôi”.
+ Câu trả lời của em Đinh Tấn Thạnh: “Sau khi vẽ hình, một trong 2 đường thẳng chéo nhau là đường chéo của hình lập phương, em cứ nghĩ ngay đến tâm O của hình lập phương, vì O cách đều A’ và B’ nên nếu gọi trung điểm I của A’B’ ta sẽ có OI vuông góc A’B’ và hiển nhiên OI vuông góc AC’ nên khoảng cách cần tìm là OI ạ”.
- Trong câu 2, em phát hiện ra nhiều biểu thức liên quan đến trọng tâm của tứ diện không, cách em biến đổi tìm ra biểu thức mới như thế nào?
+ Câu trả lời của em Lê Huỳnh Bảo Trâm: “Em viết được 3 biểu thức vectơ về trọng tâm của tứ diện, những biểu thức này gặp nhiều lần, em chưa tìm ra được biểu thức mới khác”.
+ Câu trả lời của em Nguyễn Hoài Ân: “Em tìm được 3 biểu thức vectơ và nhớ được định nghĩa của trọng tâm tứ diện”.
+ Câu trả lời của em Đinh Tấn Thạnh: “Ngoài các biểu thức quen thuộc, biến đổi thêm vài bước em tìm ra được một biểu thức mới nữa, đó là , cái này nhìn giống với tính chất trọng tâm của tam giác đó cô”.
- Trong câu 3, Em chọn hình ảnh nào để biểu diễn cho cấp số đã cho, em mô tả cụ thể hơn quá trình vẽ như thế nào?
+ Câu trả lời của em Lê Huỳnh Bảo Trâm: “Em vẽ được hình vuông có diện tích 1 để biểu diễn cho cấp số đã cho, hôm trước có học bài giống thế này ạ”.
+ Câu trả lời của em Nguyễn Hoài Ân: “Em chọn đoạn thẳng có độ dài 1 để biểu diễn, cứ lấy trung điểm sau mỗi bước tương ứng là các số hạng của cấp số, như vậy tổng là 1”.
+ Câu trả lời của em Đinh Tấn Thạnh: “Em vẽ hình vuông có diện tích 1 rồi sau đó chia đôi hình vuông, được hình có diện tích là số hạng 1/2, cứ tiếp tục quá trình như vậy em được hình như thế này ạ (đưa GV xem hình biểu diễn trên bài làm), khi đó tổng của cấp số ta được biểu diễn tô kín cả hình vuông”.
- Trong câu 4, từ biểu diễn ý nghĩa hình học của định lí mà các em đã làm được, các em có thể diễn đạt bằng lời ý nghĩa của định lí?
+ Câu trả lời của em Lê Huỳnh Bảo Trâm: “Em thấy tiếp tuyến tại điểm C song song với đường thẳng AB”. GV yêu cầu em phát biểu đầy đủ hơn, rõ hơn, nhưng em không diễn đạt được.
+ Câu trả lời của em Nguyễn Hoài Ân: “Tồn tại điểm C trên đồ thị hàm số sao cho tiếp tuyến tại đó song song với đường thẳng AB cho trước”.
+ Câu trả lời của em Đinh Tấn Thạnh: “Vẽ được tiếp tuyến tại điểm C trên đồ thị hàm số đã cho sao cho tiếp tuyến song song với đường thẳng AB”.
Phân tích hậu nghiệm bài thực nghiệm vòng 2
Qua đó, chúng tôi nhận xét các em bước đầu đã có sự suy nghĩ, tư duy mới mẻ, sáng tạo, có thể vận dụng và biểu diễn kiến thức toán học dưới nhiều góc độ khác nhau. Một số HĐ của HS được biểu hiện trong bài thực nghiệm này gồm:
- HĐ hình dung được hình ảnh, mô hình của vấn đề toán học, HĐ sử dụng hình ảnh trực quan để phát hiện vấn đề toán học, HĐ tìm ra, phối hợp những liên tưởng về mối liên hệ giữa các sự kiện để GQVĐ (NL liên tưởng và hình dung được vấn đề).
- HĐ phát hiện ý nghĩa của kiến thức toán học, HĐ nhanh chóng nhận thức được nội dung của tri thức toán học qua các hình thức biểu diễn khác nhau (NL KQH nhanh chóng).
- HĐ thu gọn, bỏ bớt những bước lập luận trung gian trong quá trình giải quyết vấn đề quen thuộc đã biết cách giải trước đó (NL rút gọn quá trình lập luận).
- HĐ đưa ra phán đoán về cách giải quyết bài toán nhờ sử dụng các thao tác trí tuệ, HĐ đưa ra phán đoán về vấn đề, cách thức GQVĐ sử dụng các tình huống trực quan cho HS (NL phán đoán và đưa ra quyết định).
Tổng hợp mức độ trả lời qua các HĐ của từng NL thành tố của NL TGTH với 3 mức độ (chưa tốt, trung bình, tốt) của nhóm HS nghiên cứu trường hợp trong hai vòng thực nghiệm được thể hiện qua bảng 4.2 như sau:
Bảng 4.2. Kết quả mức độ trả lời câu hỏi của nhóm HS qua các HĐ của NL thành tố của NL TGTH trong hai vòng thực nghiệm
NL thành tố của NL TGTH
Các HĐ của NL thành tố
Mức độ trả lời của HS
HS Trâm
HS Ân
HS Thạnh
NL liên tưởng và hình dung được vấn đề
HĐ liên tưởng và chuyển hóa các liên tưởng
Chưa tốt
Trung bình
Tốt
HĐ hình dung được hình ảnh, mô hình của vấn đề toán học
Tốt
Tốt
Tốt
HĐ hình dung trong đầu các hình và tính chất của chúng
Trung bình
Tốt
Tốt
NL KQH nhanh chóng
HĐ phát hiện các yếu tố chung, tổng quát của đối tượng từ việc xem xét trường hợp riêng
Trung bình
Trung bình
Tốt
HĐ phát hiện ý nghĩa của kiến thức toán học
Trung bình
Trung bình
Trung bình
HĐ nhanh chóng nhận thức được nội dung của tri thức qua các hình thức biểu diễn khác nhau
Trung bình
Trung bình
Tốt
NL phán đoán và đưa ra quyết định
HĐ sử dụng các thao tác trí tuệ để đưa ra phán đoán giả thuyết
Tốt
Tốt
Tốt
HĐ sử dụng các tình huống trực quan cho HS đưa ra phán đoán về vấn đề, cách thức GQVĐ
Tốt
Tốt
Tốt
NL rút gọn quá trình lập luận
HĐ thu gọn, bỏ bớt những bước lập luận trung gian trong quá trình GQVĐ quen thuộc
Tốt
Tốt
Tốt
HĐ nhìn thấy được những biến đổi, những quan hệ của giữa các đối tượng toán học
Trung bình
Trung bình
Trung bình
HĐ rút gọn các bước phân tích lập luận để hình dung được sơ đồ suy luận tổng quát, hình dung kết quả của bài toán.
Trung bình
Trung bình
Tốt
4.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm
4.5.1. Đánh giá định lượng
Để tiến hành đánh giá định lượng, chúng tôi đã chấm điểm bài làm thực nghiệm vòng 1 và vòng 2 của HS ở hai lớp thực nghiệm với thang điểm 10, tổng hợp được kết quả như bảng 4.3 như sau:
Bảng 4.3. Kết quả thực nghiệm vòng 1 và vòng 2
Từ kết quả hai vòng thực nghiệm, chúng tôi thu được biểu đồ 4.1 như sau :
Biểu đồ 4.1. Kết quả thực nghiệm vòng 1 và vòng 2
Sử dụng phương pháp thống kê Toán học, chúng tôi có được điểm trung bình và phương sai trong bảng số liệu đã cho như sau:
Trong kết quả hai vòng thực nghiệm, điểm trung bình của 2 lớp thực nghiệm vòng 1 và vòng 2 tương ứng là , . Phương sai trong thực nghiệm vòng 1 và vòng 2 lần lượt là , như vậy điểm trung bình trong vòng thực nghiệm thứ hai cao hơn vòng 1, phương sai không chênh lệch lớn giữa hai vòng. Mặch khác, tổng số HS đạt điểm trên 6,5 của thực nghiệm vòng 2 cũng tốt hơn so với thực nghiệm vòng 1 với số lượng tương ứng là 52 và 60 HS. Với kết quả như vậy, rõ ràng kết quả thực nghiệm ở vòng 2 cao hơn kết quả thực nghiệm ở vòng 1.
Từ đó, chúng tôi suy ra mức độ biểu hiện của các HĐ của một số NL thành tố của NL TGTH qua hai lần thực nghiệm được thể hiện qua biểu đồ 4.2 sau:
Biểu đồ 4.2. Đường biểu diễn thể hiện mức độ biểu hiện NL TGTH của HS qua thực nghiệm vòng 1 và vòng 2
Qua biểu đồ 4.1 và 4.2, chúng tôi nhận thấy khả năng biểu hiện qua HĐ của từng NL thành tố qua thực nghiệm vòng 2 cao hơn thực nghiệm vòng 1. Từ kết quả đó, chúng tôi nhận định được rằng, sau thực nghiệm vòng 2 nhóm HS đã có sự tiến bộ về việc sử dụng các HĐ trực giác tương thích được chỉ ra trong cách thức tổ chức nhằm phát triển một số NL thành tố của NL TGTH qua các biểu hiện cụ thể đó. Ngoài ra, trong lần thực nghiệm sau, GV tiến hành dạy học theo quy trình tổ chức HĐNT đã đề ra tốt hơn, rõ ràng các bước hơn của quy trình, việc thiết kế các câu hỏi và khuyến khích câu trả lời từ HS đạt hiệu quả hơn.
4.5.2. Đánh giá định tính
4.5.2.1. Qua quan sát những biểu hiện hoạt động và thái độ của HS:
Qua các tiết học thực nghiệm và qua quá trình làm bài thực nghiệm của HS, chúng tôi tiến hành quan sát các HĐ trên lớp của HS, chúng tôi nhận thấy HS được tạo cơ hội nhiều hơn tham gia vào các HĐNT, đặc biệt là các HĐ trực giác được thể hiện qua việc phát biểu ý kiến cá nhân, các em được mô tả và giải thích sự hiểu biết vấn đề của mình trên lớp, thảo luận cùng nhau để phát hiện vấn đề cũng như “lóe sáng” ý tưởng nào đó phát hiện đường lối giải quyết bài toán, các em được làm việc nhóm và trình bày sản phẩm của nhóm.
Về phía GV: sau vài tiết dạy thực nghiệm, GV đã thực hiện tốt hơn và hiệu quả hơn GV khuyến khích người học bộc lộ các ý tưởng với các câu trả lời của HS (cả câu trả lời đúng hoặc sai) nên giúp các em rất tự tin, hăng hái phát biểu. Do đó đánh giá chung đa số HS trên hai lớp thực nghiệm đều hứng thú học tập và tham gia tích cực vào các HĐ mà GV tổ chức. Như vậy, theo đánh giá định tính, chúng tôi bước đầu cho rằng HS được tích cực hơn, mạnh dạn đưa ra ý kiến của mình hơn. Một số HĐ được các em tiến hành nổi bật trong lớp như các HĐ sử dụng hình ảnh trực quan để phát hiện vấn đề, HĐ nắm bắt được ý nghĩa của vấn đề toán học, các HĐ biến đổi nhanh chóng các biểu thức hình thức khác nhau cho nội dung Toán học, HĐ rút gọn quá trình lập luận để thấy được đường lối GQVĐ, HĐ KQH,... khi các em được dạy học theo quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH cho HS.
4.5.2.2. Qua phỏng vấn HS, nghiên cứu trường hợp
Phỏng vấn một số HS về sự hứng thú với cách tổ chức dạy học của GV (các bước dạy học quy trình tổ chức HĐNT phát triển NL TGTH cho HS), đa số HS đều nhận định các em có nhiều cơ hội để suy nghĩ, trao đổi, thảo luận làm sáng tỏ vấn đề, tích cực hơn với nhiều HĐ như được đưa ra nhiều dự đoán, ý tưởng cho vấn đề, được hình dung, tưởng tượng vấn đề; tìm kiếm, khám phá và mô tả đường lối cho cách thức giải quyết vấn đề, đặc biệt đối với các bài toán dạng không mẫu mực hoặc các tình huống không quen thuộc, đôi khi xuất hiện ý tưởng mới, sáng tạo không rập khuôn khi GQVĐ.
Qua nghiên cứu trường hợp: sau khi nghiên cứu bài làm của HS, chúng tôi tiến hành trao đổi, nghiên cứu sâu hơn các câu trả lời của một số HS như HS Lê Huỳnh Bảo Trâm, Nguyễn Hoài Ân, Đinh Tấn Thạnh,... để làm sáng tỏ hơn sự hiểu biết và cách suy nghĩ của các em về vấn đề, các câu hỏi bài tập. Qua đó, chúng tôi nhận thấy các em đã hình thành được cách suy nghĩ vấn đề, đường lối giải quyết trước khi bắt tay vào giải bài toán, thấy được ý nghĩa, bản chất của vấn đề toán học. Một số NL tư duy toán học cũng được hình thành và phát triển rõ rệt như tương tự, so sánh, KQH, phán đoán, liên tưởng, tưởng tượng, điều này đã góp phần phát triển NL TGTH cho HS qua các HĐ đó.
Mặc dù, việc đánh giá một NL nào đó không phải là dễ dàng và đó là cả một quá trình lâu dài mới có thể kiểm chứng được, nhưng qua quá trình thực nghiệm trên hai lớp thực nghiệm, trên kết quả thực nghiệm được phân tích về mặt định lượng và định tính, bước đầu chúng tôi nhận thấy được các em có sự tiến bộ về cách tiếp cận tri thức mới, cách hiểu ý nghĩa của vấn đề toán học trong học tập, nắm bắt được kiến thức và biết cách tìm kiếm chiến lược GQVĐ trước khi tiến hành thực hiện các thao tác phân tích cụ thể. Điều này được thể hiện thông qua một số HĐ tương thích với các NL thành tố của NL TGTH như đã được trình bày và phân tích.
Ngoài ra, mức độ biểu hiện các HĐ của NL TGTH của HS không còn ảnh hưởng sâu sắc bởi trình độ xếp loại môn Toán trong lớp, một số HS có trình độ trung bình và khá về toán cũng thể hiện được khả năng trực giác qua việc tự phát hiện vấn đề, đáng kể có vài HS yếu cũng có những ý tưởng mới khi tham gia phát biểu về vấn đề. Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm mức độ biểu hiện các HĐ của NL thành tố chủ yếu ở trên trung bình. Như vậy, qua quá trình thực nghiệm, các HĐ trực giác của HS trong cách tiếp cận, cách hiểu biết về vấn đề, cách vận dụng tri thức và cách giải quyết vấn đề được hình thành và ngày càng có sự tiến bộ khi họ được tiến hành những HĐNT phát triển các NL thành tố của NL TGTH. Do đó, bước đầu chúng tôi có thể kết luận được quy trình tổ chức các HĐNT phát triển NL TGTH thông qua các NL thành tố của nó là khá hiệu quả và khả thi.
Kết luận chương 4
Trong chương 4, luận án đã trình bày quá trình thực nghiệm và bước đầu đánh giá kết quả thực nghiệm trên 71 HS lớp 11 tại hai trường THPT khác nhau qua hai vòng thực nghiệm (học kì 1 và học 2 của năm học 2017- 2018). Quá trình tổ chức thực nghiệm nhằm kiểm chứng tính hiệu quả và khả thi của quy trình tổ chức HĐNT phát triển NL TGTH cho HS qua dạy học một số nội dung môn Toán đối với HS lớp 11, bước đầu chúng tôi đưa ra một số kết luận như sau:
+ Quy trình tổ chức HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH cho HS (bắt buộc tiến hành với các bước 1, 2, 3) là phù hợp, bước đầu nhìn thấy được hiệu quả qua việc HS được tích cực HĐ trực giác nhiều hơn, các em có cơ hội được khám phá, tìm tòi, suy nghĩ, tư duy và làm việc nhiều hơn khi tiếp cận phát hiện và giải quyết vấn đề.
+ Một số HĐ tương thích được đề xuất từ cách thức tổ chức nhằm phát triển các NL thành tố của NL TGTH được thể hiện qua thực nghiệm giúp HS vượt qua được những thói quen ỷ lại, không trông chờ bài giải và phương pháp giải bài toán được cung cấp từ GV, các em tự tin và tích cực hơn khi trình bày ý tưởng của mình, từ đó HS thấy hứng thú, nhẹ nhàng khi học môn Toán hơn. Hơn nữa, các HĐ trực giác ở HS cũng được thể hiện nhanh chóng hơn trước, mô tả giải pháp của vấn đề tốt hơn, HĐ chú trọng vào việc giúp các em hiểu sâu sắc kiến thức toán học và học tập trở nên có ý nghĩa hơn khi vận dụng thiết thực vào trong thực tiễn.
Như vậy, chúng tôi có thể khẳng định, việc thực hiện quy trình tổ chức các HĐNT theo hướng phát triển NL TGTH cho HS đã đề xuất trong luận án bước đầu nâng cao được hiệu quả dạy học, hình thành niềm đam mê và hứng thú học toán cho HS, tăng cường tính chủ động, tích cực và sáng tạo hơn ở người học. Do đó, mục đích thực nghiệm đã hoàn thành, quy trình và cách thức tổ chức các HĐ của từng NL thành tố qua việc tổ chức HĐNT phát triển NL TGTH cho HS là hiệu quả và khả thi.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Danh mục công trình khoa học
LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN