- HÌNH HỌC XẠ ẢNH.
2.2.5. Biện pháp 5: Bồi dưỡng khả năng gắn kết toán học với thực tiễn cho SVSP dựa trên tư tưởng của HHCC.
tiễn cho SVSP dựa trên tư tưởng của HHCC.
2.2.5.1. Mục tiêu của biện pháp
Biện pháp này nhằm mục đích phát triển năng lực gắn kết toán học với thực tiễn cuộc sống cũng như thực tiễn nghề nghiệp của SV.
2.2.5.2. Nội dung của biện pháp
Theo phân tích ở chương I, phần 1.5.7, giáo dục nói chung, giáo dục đại học nói riêng phải đạt được hai mục tiêu là mục tiêu lý luận và mục tiêu thực tiễn. Tức là, SV ĐH không những được trang bị kiến thức khoa học một cách có hệ thống mà còn phải là những con người có NL thực hành, áp dụng các kiến thức đã học được vào thực tiễn đời sống cũng như nghề nghiệp sau này. Do đó việc bồi dưỡng năng lực gắn kết toán học với thực tiễn cho SV là thực sự cần thiết. Bồi dưỡng cho SVSP Toán năng lực gắn kết toán học với thực tiễn có thể theo một số cách thức:
(1) Bồi dưỡng cơ sở tư duy biện chứng cho SV thông qua việc cài đặt một cách hợp lý vào các bài giảng HHCC
Toán học cũng như các môn khoa học khác đều luôn trong quá trình vận động và phát triển. Sự kế tiếp của mỗi thời kỳ tuân theo một logic nhất định phản ánh tiến trình phát triển nội tại của toán học và của những nhân tố bên ngoài, tác động vào nó. Cũng như các tri thức khác, sự phát triển của tri thức toán học mang tính biện chứng sâu sắc. Nó là quá trình vừa kế thừa vừa đổi mới về chất giữa các thời kỳ. Các tri thức toán học ở thời kỳ sau chung hơn, sâu sắc hơn, đa dạng hơn thời kỳ trước và bao quát nó như trường hợp riêng. Khi nghiên cứu lịch sử hình học, ta nhận thấy, ban đầu, các khái niệm hình học chỉ được xem xét thông qua những trường hợp riêng bằng việc quan
sát, đo đạc thực tế. Qua quá trình phát triển, các bài toán mới được hình thành bằng suy luận logic chặt chẽ, chứa những bài toán trước đó như những trường hợp riêng. Chẳng hạn, định lý Pitago được hình thành từ thời kỳ cổ đại, thế kỷ 5, 4 trước Công nguyên, với nhiều cách phát biểu khác nhau như:, “Tổng diện tích của hai hình vuông vẽ trên cạnh kề của một tam giác vuông bằng diện tích hình vuông vẽ trên cạnh huyền của tam giác này.”, “Trong một tam giác vuông, bình phương của cạnh huyền bằng tổng bình phương 2 cạnh góc vuông”…Đến khi hình học vectơ ra đời vào thế kỷ 18, định lý này được phát
biểu dưới dạng:” Cho 2 vectơx ,y , ta có
2 2 2
x
y x y , đẳng thức xảy ra
khi x trực giao với y ”. Khi nghiên cứu HHCC, định lý được phát biểu tổng quát với đơn hình vuông. Do đó khi nghiên cứu một vấn đề toán học nói chung, hình học nói riêng, SV cần xem xét nó trong sự vận động và phát triển và trong mối tương quan với các vấn đề khác, hay nói một cách khác, SV cần có tư duy biện chứng. Theo [67], tư duy biện chứng trong toán học cũng tuân theo quy luật từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ trừu tượng trở về thực tiễn, được đặc trưng bởi những khả năng nhận thức được một số quy luật sau đây:
- Quy luật vể mối liên hệ giữa nguyên nhân và kết quả: Tư duy toán học, nội dung, kiến thức toán học là một chuỗi liên kết chặt chẽ với nhau, các nội dung đã biết tạo tiền đề và giải thích cho sự xuất hiện nội dung mới và ngược lại, một nội dung mới xuất hiện có thể giải thích căn nguyên của sự tồn tại các kiến thức cũ.
- Quy luật vể mối liên hệ giữa cái chung và cái riêng: Sự sắp xếp chương trình học toán nói chung thường dẫn dắt HS đi từ các trường hợp riêng rồi khái quát, mở rộng lên những cái chung. Các phát minh toán học cũng chủ yếu là sự mở rộng từ một cái riêng đã biết thành một hay nhiều cái
chung trước đó chưa ai biết. Như vậy, thuộc tính chung, thuộc tính tổng quát chỉ có thể tìm trong những trường hợp riêng cụ thể. Từ đó, trong dạy học toán, cần luyện tập cho SV biết cách khảo sát các trường hợp riêng rồi thực hiện các thao tác phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa… để tìm ra những thuộc tính chung của đối tượng toán học. Ngược lại, trong thực hành, phải biết áp dụng các quy luật chung để giải quyết từng trường hợp cụ thể.
- Quy luật vể mối liên hệ giữa cụ thể và trừu tượng: Quy luật này thể hiện quan điểm nhận thức được nhấn mạnh trong triết học Mác- Lênin, từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng quay trở về với thực tiễn. Sự phát triển của toán học là một quá trình trừu tượng hóa liên tiếp.
Do đó, để SV có thể nhận thức nội dung toán học cũng như có thể ứng dụng các hiểu biết ở trường ĐH vào công tác dạy học ở trường PT sau này, trong quá trình dạy học ở ĐH, GV cần quan tâm sử dụng trực quan để hỗ trợ khám phá kiến thức mới như: sơ đồ, hình vẽ, đồ thị, hình biểu diễn, hình động tạo nên từ các phần mềm dạy học… Sau đó mới từ từ nâng từng bước tư duy trừu tượng của SV thông qua các thao tác mở rộng, khái quát hóa...
- Quy luật vể mối liên hệ giữa nội dung và hình thức: Ta nhận thấy, cùng một nội dung toán học có thể có nhiều hình thức thể hiện khác nhau, ngược lại một hình thức có thể phù hợp với nhiều nội dung. Do đó với mỗi vấn đề toán học, SV cần rèn luyện khả năng nhìn nhận mối liên hệ bên trong và bên ngoài của các nội dung kiến thức, để từ đó phát hiện cách giải quyết vấn đề nhờ huy động các kiến thức liên quan và lựa chọn hình thức thể hiện phù hợp và hiệu quả nhất.
Việc dạy học toán ở các trường ĐHSP cần hướng tới việc hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho SV. Điều đó giúp cho thế hệ trẻ có một cách nhìn, cách xem xét hiện thực thực tiễn hơn về lĩnh vực chuyên môn của
mình. Nền tảng tư duy biện chứng sẽ giúp SV có định hướng chính xác và khả năng giải quyết các vấn đề trong thực tế dạy học toán PT cũng như trong cuộc sống một cách linh hoạt và hiệu quả.
(2) Tạo cơ hội cho SV mô hình hóa toán học các tình huống thực tiễn
Để xây dựng mô hình toán của các hiện tượng nghiên cứu, theo [92, tr 21], ta cần hiểu: mô hình toán là “sự mô tả gần đúng một lớp hiện tượng nào đó của thế giới khách quan nhờ sử dụng ngôn ngữ và ký hiệu toán học”.
Hình học bắt nguồn từ thực tế. Các đối tượng hình học như các hình thức không gian, các quan hệ định lượng giữa các đối tượng đều xuất phát từ hoạt động của con người. Tuy đã qua quá trình trừu tượng hóa liên tiếp để sáng tạo ra các đối tượng, quan hệ mới nhưng toán học không mất đi bản chất gốc mà chỉ làm cho bản chất đó chính xác và rõ ràng hơn, làm cho nó trở thành công cụ tư duy sắc bén để giải quyết những một loạt vấn đề về mặt hình thức rất khác nhau nhưng có chung một bản chất. Nếu hiểu được bản chất đó, SV sẽ có khả năng thiết lập mô hình toán học và lựa chọn được phương án tối ưu để giải quyết không phải các vấn đề riêng lẻ mà là một lớp các vấn đề. Để SV tập dượt khả năng này, trong quá trình dạy học, ta có thể cho SV thực hiện 2 quá trình: Từ thực tiễn mô hình hóa toán học và từ mô hình trở về thực tiễn.
Ví dụ 2.12. Từ bất đẳng thức tam giác: Trong tam giác ABC, AB + BC > AC ta có thể sử dụng kí hiệu toán học dẫn đến công thức:
Với 3 điểm A,B,C không thẳng hàng bất kì, d( A,B) + d( B,C) > d( A,C) hay
AB+BC AC>
Đặt .Ta có A B = x ; B C = y ⇒ A C = x + y
+ > độc lập tuyến tính. Sau đó sử công thức khoảng cách x y x + y , ∀x, y
giữa 2 điểm được xây dựng nhờ một tích vô hướng bất kỳ trong không gian Euclide có thể tạo nên bất đẳng thức Côsi- Bunhiacốpxki quen thuộc.
Ví dụ 2.13
Từ định lý: Tổng các góc trong một tam giác bằng 1800 hai nhà thiên văn người Pháp là Lalande và Lacaille đã tìm ra gần đúng khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng từ năm 1751 bằng cách đứng cách xa nhau, một người ở Berlin, một người ở Mũi Hảo vọng rồi đo góc nhìn của họ tới mặt trăng.
Ví dụ 2.14
Người ta cần làm một con đường xuyên qua khu vườn có nhiều cây cao trong một công viên. Khi đó mọi thiết bị chiếu thẳng đều bị chắn. Làm thế nào để hoàn thành công việc mà con đường vẫn không đổi phương.
Mô hình toán học:
Trên mặt phẳng cho đoạn AB và một miền Q. Bằng cách nào chỉ dùng thước kẻ kéo dài được đoạn AB sang phía bên phải của miền Q, biết rằng không kẻ được đường nào trong miền đó.
NHẬN XÉT.
Sử dụng tính chất của tứ cạnh toàn phần giải bài toán: Kẻ qua A hai đường thẳng l1, l2 không cắt miền Q và qua B kẻ 2 đường thẳng cắt l1, l2 tại các điểm K, L và M, N. Đường thẳng ML kí hiệu là l. Kẻ qua A hai đường thẳng l1’, l2’ cắt l tại các điểm M’, L’. Gỉa sử các đường thẳng BL’ cắt l1’tại K’, BM’cắt l2’ tại N’. Khi đó giao điểm D của KN và K’N’ thuộc đường thẳng AB (vì ta dựng được 2 tứ cạnh có cùng đường chéo).
Ll1 N