7. Cấu trúc của luận văn
1.4. Thực trạng dạy môn Toán lớp 9 theo định hƣớng giáo dục STEM
1.4.1. Thực trạng dạy học toán theo định hướng giáo dục STEM qua ý kiến của GV
Để tìm hiểu thực trạng dạy học môn Toán lớp 9 theo định hƣớng giáo dục STEM, tác giả đã sử dụng phiếu khảo sát để tiến hành thăm dò ý kiến của 25 GV môn Toán của một số trƣờng THCS ở Thái Nguyên (THCS Quang Trung, THCS Lƣơng Ngọc Quyến, THCS Thịnh Đức, THCS Đỗ Cận) (mẫu phiếu xem phụ lục số 1):
Bảng 1.1. Số lƣợng GV Toán tham gia điều tra thực trạng
STT Tên trƣờng Số lƣợng GV
1 THCS Quang Trung thành phố Thái Nguyên 9 2 THCS Lƣơng Ngọc Quyến thành phố Thái Nguyên 5
3 THCS Thịnh Đức thành phố Thái Nguyên 4
4 THCS Đỗ Cận thị xã Phổ Yên 7
Tổng 25
Kết quả khảo sát nhƣ sau:
Với câu hỏi 1, kết quả thu đƣợc ở bảng sau
Bảng 1.2. Mức độ nhận thức của GV về giáo dục STEM
Phƣơng án chọn Không cần thiết Bình thƣờng Cần thiết Rất cần thiết SL 3 1 4 17 Tỉ lệ % chọn 12 4 16 68
Qua bảng 1.2 cho thấy đa số giáo viên đã có hiểu biết nhất định về giáo dục STEM, nhiều giáo viên (68%) hiểu đúng khái niệm giáo dục STEM và còn một số không nhỏ giáo viên (12%) chƣa hiểu đúng khái niệm giáo dục STEM.
Với câu hỏi 2, 3 về ý nghĩa và sự cần thiết của giáo dục STEM, kết quả thu đƣợc ở các bảng sau:
Bảng 1.3. Mức độ nhận thức của GV về ý nghĩa của giáo dục STEM.
STT Ý nghĩa SL Tỷ lệ %
1 Đảm bảo giáo dục toàn diện 20 80
2 Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM 23 92 3 Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất
cho học sinh 22 88
4 Kết nối trƣờng học với cộng đồng 20 80
5 Hƣớng nghiệp, phân luồng 17 68
Bảng 1.4. Mức độ đánh giá của GV về sự cần thiết của giáo dục STEM
Mức độ Hoàn toàn không
Không cần
thiết lắm Cần thiết Rất cần thiết
SL 0 2 22 1
Tỉ lệ % 0 8 88 4
Qua bảng 1.3 cho thấy đa số giáo viên nhận thức đƣợc ý nghĩa của giáo dục STEM. Tuy nhiên, từ bảng 1.4 nhận thức về sự cần thiết của giáo dục STEM của các GV còn rất khác nhau. Đa số (88%) GV nhận thấy giáo dục STEM là cần, tuy nhiên con số không nhỏ (8%) các GV vẫn cho rằng giáo dục STEM là không cần thiết. Điều đó chứng tỏ sự hiểu biết các GV đó về giáo dục STEM và về xu hƣớng dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực còn hạn chế.
Bảng 1.5. Nhận thức của GV về vai trò của môn Toán trong giáo dục STEM
Mức độ 1 2 3
SL 20 3 2
Tỉ lệ 80 12 8
Qua bảng trên cho thấy, có 80% GV hiểu đƣợc đúng vai trò của môn Toán trong giáo dục STEM; 12% GV chƣa hiểu đƣợc vai trò của môn Toán trong giáo dục STEM và 8% GV không hiểu rõ về vai trò của môn Toán trong giáo dục STEM.
Thăm dò những khó khăn khi tổ chức dạy học chủ đề môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM qua câu hỏi 5, thì kết quả thể hiện qua bảng sau:
Bảng 1.6. Những khó khăn khi tổ chức dạy học chủ đề môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM
STT Những khó khăn khi tổ chức dạy học chủ đề môn
Toán theo định hƣớng giáo dục STEM SL
Tỷ lệ %
1 Không có thời gian đầu tƣ thiết kế chủ đề 18 72 2 Khó chọn lọc chủ đề phù hợp với nội dung bài dạy 16 64
3 Không có nhiều nguồn tƣ liệu tham khảo 10 4
4 Nội dung kiến thức quá khó với học sinh 13 52 5 Dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM không đem
lại kết quả cao trong các kỳ thi khảo sát hiện nay 15 60 6 Trình độ, năng lực giáo viên còn hạn chế 8 32 7 Trình độ, năng lực học sinh không đồng đều 9 36 8 Thiếu thốn về cơ sở vật chất, không đảm bảo điều kiện
để dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM 15 60 9 Học sinh không hứng thú với việc học theo định hƣớng
Kết quả bảng 1.6 cho thấy những khó khăn thƣờng gặp: - Không có thời gian đầu tƣ thiết kế chủ đề (72%)
- Khó chọn lọc chủ đề phù hợp với nội dung bài dạy (64%)
- Dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM không đem lại kết quả cao trong các kỳ thi khảo sát hiện nay (60%)
- Thiếu thốn về cơ sở vật chất, không đảm bảo điều kiện để dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM (60%)
Nhƣ vậy, qua kết quả tìm hiểu thăm dò ý kiến GV bằng phiếu khảo sát thể hiện bằng các bảng nói trên cho thấy nhiều GV đã hiểu đúng về GD STEM, ý nghĩa và sự cần thiết của GD STEM, hiểu đƣợc vai trò quan trọng của môn Toán trong giáo dục STEM. Tuy nhiên , trong lĩnh vực giảng dạy bộ môn Toán của mình thì đa số các thày cô chƣa thực hiện dạy học các chủ đề theo định hƣớng giáo dục STEM, thực tế cho thấy các thày cô cũng còn gặp khá nhiều khó khăn, khâu thiết kế chủ đề dạy học trong môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM cũng là một trong các vấn đề khó khăn đó( khó khăn về mặt thời gian thiết kế, khó khăn về sự lựa chọn chủ đề phù hợp với nội dung bài học) .
1.4.2. Thực trạng dạy học toán 9 theo định hướng giáo dục STEM qua ý kiến của HS
Để tìm hiểu thực trạng học tập môn Toán lớp 9 theo định hƣớng giáo dục STEM của học sinh, tác giả đã tiến hành khảo sát 200 HS lớp 9 ở một số trƣờng của tỉnh Thái Nguyên (mẫu phiếu xem phụ lục số 2). Kết quả khảo sát nhƣ sau: Với câu hỏi 3, 4 về sự mong muốn đƣợc học theo định hƣớng giáo dục STEM và sự hứng thú với bài học theo định hƣớng giáo dục STEM của các em HS đƣợc thể hiện qua các bảng sau:
Bảng 1.7. Mức độ mong muốn của HS đƣợc học môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM
Mức độ Rất muốn Muốn Không muốn
SL 12 150 38
Bảng 1.8. Mức độ hứng thú của HS khi được học theo định hướng giáo dục STEM
Mức độ Rất hứng thú Hứng thú Không hứng thú
SL 18 116 20
Tỉ lệ 11,69 75,32 12,99
Qua bảng 1.7 thấy rằng đa số (81%) các em mong muốn đƣợc học môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM và qua bảng 1.8 cho thấy nếu các em đã từng đƣợc học theo định hƣớng giáo dục STEM thì đa số (87,01%) các em hứng thú với bài học. Tuy nhiên các em rất ít đƣợc học các môn theo định hƣớng giáo dục STEM, đặc biệt là với môn Toán lớp 10, gần nhƣ các em chƣa đƣợc học theo định hƣớng này. Cụ thể khảo sát bằng câu hỏi 1, 2 kết quả thể hiện qua các bảng thống kê sau:
Bảng 1.9. Mức độ HS đƣợc học các môn theo định hƣớng giáo dục STEM Mức độ Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Chƣa bao giờ
SL 0 171 29
Tỉ lệ % 0 85,5 14,5
Bảng 1.10. Mức độ HS được học môn Toán lớp 9 theo định hướng giáo dục STEM
Mức độ Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Mới một lần Chƣa bao giờ SL 0 29 52 119 Tỉ lệ 0 14,5 26 59,5
Nhƣ vậy, qua các bảng số liệu điều tra trên cho thấy đa số các em đều chƣa đƣợc học môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM nhƣng đa số các em đều mong muốn đƣợc học môn Toán theo định hƣớng STEM.
Để tìm hiểu thực trạng học tích hợp STEM ở trƣờng THPT, chúng tôi đã sử dụng phiếu thăm dò ý kiến, kết hợp với việc trao đổi ý kiến với các đồng nghiệp và các chuyên gia có kinh nghiệm nhiều năm, tiến hành thăm lớp dự giờ dạy một số tiết.
Kết luận chƣơng 1
Qua việc nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM, dạy học môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM cho thấy giáo dục STEM có vai trò và ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển năng lực của HS, đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề. Môn Toán có vai trò quan trọng trong việc thực hiện giáo dục theo định hƣớng STEM. Quá trình dạy học môn Toán ở trƣờng phổ thông có thể thực hiện dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM. Tuy nhiên, thực trạng dạy học môn Toán cho HS lớp 9 THCS theo định hƣớng giáo dục STEM còn có những hạn chế, GV còn lúng túng trong việc xác định chủ đề, thiết kế các hoạt động dạy học trong các chủ đề, năng lực vận dụng Toán học của HS còn hạn chế. Trên cơ sở nghiên cứu lí luận và thực tiễn đó chúng tôi nhận thấy cần thiết và có thể thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề Toán cho HS lớp 9 THCS theo định hƣớng STEM. Các chủ đề dạy học Toán 9 theo định hƣớng giáo dục STEM đƣợc trình bày trong chƣơng 2 của luận văn.
Chƣơng 2
THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ TOÁN 9 THCS THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM
2.1. Chủ đề 1. Hệ phƣơng trình và ứng dụng trong thực tiễn sản xuất
2.1.1. Mục tiêu
2.1.1.1. Về kiến thức
- HS hiểu đƣợc sâu sắc các kiến thức về hệ phƣơng trình, hiểu đƣợc ứng
dụng của hệ phƣơng trình trong thực tiễn.
- HS hiểu đƣợc những bƣớc cơ bản trong quy trình sản xuất Gang, Thép và thấy đƣợc mối liên hệ chặt chẽ giữa Toán học và thực tiễn sản xuất.
- HS giải thích đƣợc ảnh hƣởng của quá trình sản xuất gang thép đối với môi trƣờng.
- HS đề xuất đƣợc một số giải pháp giảm ảnh hƣởng của quá trình sản xuất gang thép đối với môi trƣờng.
2.1.1.2. Về kỹ năng
- HS đƣợc phát triển kĩ năng giải hệ phƣơng trình thông qua các ví dụ và
các bài tập thực tiễn.
- HS đƣợc hình thành và phát triển kĩ năng mô hình hóa toán học, kĩ năng giải quyết vấn đề thông qua việc giải quyết các bài toán thực tiễn.
- HS đƣợc phát triển kĩ năng tự học, kĩ năng hợp tác và kĩ năng giao tiếp.
2.1.1.3. Về tư duy, thái độ
- HS đƣợc rèn luyện các thao tác tƣ duy phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tƣợng hóa.
- HS thấy đƣợc vai trò của môn Toán đối với thực tiễn. - HS học tập tự giác, tích cực, hứng thú.
2.1.1.4. Về định hướng phát triển năng lực
- Năng lực tƣ duy và lập luận toán học. - Năng lực mô hình hóa Toán học
- Năng lực giải quyết vấn đề. - Năng lực giao tiếp.
- Năng lực tự học toán.
2.1.1.5. Sản phẩm đạt được
- Khoa học (S): quy trình sản xuất gang thép trong Hóa học.
- Công nghệ (T): Là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập các nguồn dữ liệu, phần mềm hỗ trợ việc thiết kế, tính toán trên mô hình.
- Kỹ thuật (E): Tìm hiểu quy trình sản xuất gang thép trong nhà máy. - Toán học (M): Vận dụng kiến thức về giải bài toán bằng cách lập hệ phƣơng trình để xây dụng các bài toán thực tiễn.
2.1.2. Xác định các nội dung trọng tâm
Lứa tuổi HS Lớp 9, lứa tuổi 14-15 tuổi
Mức độ tiếp thu TB - Khá - Giỏi
Vấn đề cần tập trung
Trong chủ đề này, HS vận dụng kiến thức về toán học giải quyết một số nội dung thực tế. Từ đó xác định những vấn đề toán học liên quan, giải quyết chúng rồi quay lại vấn đề thực tế.
Bối cảnh thực tế
Một số bài toán thực tế có kiến thức liên quan đến giải bài toán bằng cách lập hệ phƣơng trình. Liên kết với các môn học Vật lí Hóa học Sinh học Các nội dung kiến thức liên quan đến bài toán trong chƣơng trình THCS
1. Giải hệ phƣơng trình (Toán 9) 2. Làm tròn số (Toán 7).
2.1.3. Xây dựng các hoạt động
2.1.3.1. Hoạt động 1: Hoạt động ôn tập kiến thức 1
a. Mục tiêu:
- HS đƣợc ôn tập lại dạng toán giải toán bằng cách lập phƣơng trình, hệ
phƣơng trình.
- HS đƣợc phát triển năng lực mô hình hóa toán học thông qua ví dụ thực tiễn.
- HS biết quy trình sản xuất Gang và thấy đƣợc mối liên hệ chặt chẽ giữa Toán học và thực tiễn.
b. Phương thức tổ chức:
- HS xem video giới thiệu về quy trình sản xuất Gang.
- Thời gian hoạt động và trình bày sản phẩm (dự kiến): 15 phút.
- Giáo viên mời đại diện một học sinh hoàn thiện phiếu học tập trên bảng; các học sinh còn lại hoàn thành vào phiếu cá nhân. Hết thời gian, cả lớp tham gia nhận xét cùng GV.
- Giáo viên chốt lại kiến thức.
c. Phương tiện dạy học: Máy tính, máy chiếu, phấn, thƣớc kẻ, phiếu học tập, bảng phụ, bút viết…
d. Sản phẩm:
- Kết quả của Bài toán 1 đƣợc trình bày trên bảng.
- HS hiểu đƣợc khái niệm gang – quy trình sản xuất gang
e. Cách thức tổ chức hoạt động
- Chiếu video 1 (quy trình sản xuất gang)
GV: Em có biết quy trình sản xuất Gang không? Em có thể mô tả lại quy trình sản xuất gang không?
HS: Mô tả dựa vào video vừa xem, dựa vào hiểu biết và dựa vào kiến thức thực tiễn và kiến thức Hóa học 9.
- Chiếu nội dung bài toán 1 và yêu cầu HS làm bài toán sau theo nhóm trong cùng bàn
Bài toán 1:
Một mẻ Gang dùng tổng lƣợng Quặng 2200kg (bao gồm cả quặng sống và 63%quặng chín). Quặng sống có hàm lƣợng sắt và quặng chín có hàm lƣợng sắt 53%.
a. Giả sử x y, lần lƣợt là tỉ lệ phần trăm quặng sống và quặng chín trong tổng lƣợng quặng. Hãy tính khối lƣợng Gang dự kiến thu về theo x y, ?
b. Hãy tính tỷ lệ phần trăm mà mỗi loại quặng đƣợc dùng để lƣợng Gang thu đƣợc dự kiến là1298kg.
- GV cho HS làm việc sau đó GV cho các nhóm đánh giá chéo nhau. GV sẽ lấy kết quả đại diện cho hai nhóm nhận xét, đánh giá.
Lời giải:
a. Khối lƣợng quặng sống và chín sử dụng lần lƣợt là: 22.x và 22.y Khối lƣợng Gang dự kiến thu đƣợc là G 22. .0, 63x 22. .0, 53y
b. Gọi x y, lần lƣợt là tỉ lệ phần trăm quặng sống và quặng chín trong tổng lƣợng quặng. Khi đó ta có hệ phƣơng trình:
22. .0,63 22. .0,53 100 60 % 4 9 0 % 12 8 x y x y x y
2.1.3.2. Hoạt động 2: Hoạt động ôn tập kiến thức 2
a. Mục đích:
- HS đƣợc ôn tập lại dạng toán giải toán bằng cách lập phƣơng trình, hệ
phƣơng trình.
- HS đƣợc phát triển năng lực mô hình hóa toán học thông qua ví dụ
thực tiễn.
- HS biết quy trình sản xuất thép và thấy đƣợc mối liên hệ chặt chẽ giữa Toán học và thực tiễn.
b. Phương thức tổ chức:
- HS xem video giới thiệu về quy trình sản xuất thép.
- HS thực hiện hoạt động nhóm.
- Giáo viên mời đại diện một nhóm hoàn thiện nhanh nhất lên trình bày và mời các nhóm nhận xét.
- Giáo viên chốt lại kiến thức.
c. Phương tiện dạy học: Máy tính, máy chiếu, hình ảnh…
d. Sản phẩm:
- Kết quả của Bài toán 2 đƣợc trình bày trên bảng. - HS hiểu đƣợc khái niệm thép – quy trình sản xuất thép
e. Cách thức tổ chức hoạt động
- Chiếu video 2 (quy trình sản xuất thép)
GV: Em có biết quy trình sản xuất thép không? Em có thể mô tả lại quy trình sản xuất thép không?
HS: Mô tả dựa vào video vừa xem, dựa vào hiểu biết và dựa vào kiến thức thực tiễn và kiến thức Hóa học 9.
Bài toán 2:
Tại nhà máy luyện Thép, khu công nghiệp Gang Thép Thái Nguyên, một mẻ nạp nguyên liệu cho lò Hồ quang điện có tổng khối lƣợng khoảng