CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.4. Ứng dụng CNTT trong dạyhọc Toán ở trường phổ thông
1.4.1. Yêu cầu đổi mới dạy và học Toán trong nhà trường phổ thông đáp ứng
Chương trình Giáo dục phổ thơng mới (2018)
Chương trình GDPT (2006) nói chung và chương trình mơn Tốn nói riêng hiện hành của nước ta chủ yếu tập trung vào nội dung để trau dồi, phát triển kiến thức, kỹ năng, thái độ cho người học. Mục tiêu của chương trình, của từng mơn học đều hướng đến hệ thống chuẩn kiến thức, kỹ năng, thái độ mà HS cần đạt được, trong đó tập trung vào nội dung kiến thức nhiều hơn khả năng vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Chương trình GDPT mới (2018) lần này định hướng hình thành và phát triển 10 năng lực chung cốt lõi và năng lực đặc thù, tập trung vào việc người học làm được gì trong thực tiễn sau mỗi q trình học, giúp họ thích ứng được với cuộc sống lao động trong tương lai. Dạy và học mơn Tốn trong nhà trường phổ thơng sẽ góp phần hình thành và phát triển cho HS các phẩm chất, năng lực chung và năng lực đặc thù, trong đó hướng tới năng lực tốn học – biểu hiện tập trung của năng lực tính tốn với các thành phần: Tư duy và lập luận toán học; Mơ hình hóa tốn học; Giải quyết các vấn đề toán học; Giao tiếp toán học; Sử dụng các cơng cụ và phương tiện học tốn; đồng
thời phát triển kiến thức, kỹ năng then chốt và tạo cơ hội để HS được trải nghiệm, vận dụng toán học vào thực tiễn. Năng lực tốn học khơng phải chỉ là kỹ năng giải toán thành thạo, mà là tổng hòa của các thành tố năng lực liên quan được nêu ở trên, và có thể thơng qua một số mơn học, hoạt động giáo dục khác để hình thành, phát triển.
Nội dung chương trình mơn Tốn theo Chương trình GDPT mới (2018) được tích hợp xoay quanh ba mạch kiến thức: Số và Đại số; Hình học và Đo lường; Thống kê và Xác suất. Ngoài ra, chương trình mơn Tốn ở từng cấp cũng dành thời lượng tương đối nhiều để tiến hành hoạt động thực hành như sử dụng phần mềm môn học, ứng dụng CNTT để tìm hiểu, chiếm lĩnh kiến thức mỗi phần kiến thức; các hoạt động thực hành và trải nghiệm toán học cho HS chẳng hạn như: Tiến hành các đề tài, dự án học tập về Toán, đặc biệt là các đề tài và các dự án về ứng dụng Toán học trong thực tiễn; Tổ chức các trị chơi tốn học, câu lạc bộ toán học, diễn đàn, hội thảo, cuộc thi về Toán; Tham quan các cơ sở đào tạo và nghiên cứu Toán học,... Những hoạt động đó sẽ giúp HS vận dụng những tri thức, kiến thức, kĩ năng, thái độ đã được tích luỹ và những kinh nghiệm của bản thân vào thực tiễn cuộc sống một cách sáng tạo; phát triển cho HS năng lực tổ chức và quản lí hoạt động, năng lực tự nhận thức và tích cực hố bản thân; giúp HS bước đầu xác định được năng lực, sở trường của bản thân nhằm định hướng và lựa chọn nghề nghiệp; tạo dựng một số năng lực cơ bản cho người lao động tương lai và người cơng dân có trách nhiệm. Toàn bộ việc dạy học chú trọng nội dung kiến thức trước kia giờ đây chuyển sang việc dạy và học chú trọng kết quả đầu ra ở người học, thực sự lấy HS làm trung tâm, kết thúc mỗi chu trình dạy-học người học biết cái gì, có thể làm được gì trong các tình huống và bối cảnh khác nhau. Điều này đưa ra những thách thức cấp thiết hơn đối với GV Tốn, đó là:
- Bổ sung thiếu hụt chuyên môn về lĩnh vực Xác suất Thống kê cũng như các kiến thức khác về Số và Đại số, Hình học và Đo lường theo Chương trình mới;
- Thu hẹp hạn chế hiểu biết về khoa học dữ liệu, các phần mềm hỗ trợ dạy học hiện đại, cách ứng dụng hợp lí các phần mềm vào từng khâu của q trình tổ chức dạy học;
- GV còn cần phải có đủ năng lực để hướng dẫn được người học tìm hiểu, sử dụng được phần mềm chuyên dụng, các ứng dụng CNTT để kiến tạo tri thức;
- Cần loại bỏ sự nghèo nàn, hạn chế trong việc tổ chức hoạt động trải nghiệm Tốn học, trong khi khối lượng cơng việc nhiều mà cần cải thiện, nâng cao năng lực ngay để có thể triển khai hiệu quả Chương trình GDPT mới...
Bên cạnh đó, thế hệ người học của thế kỉ 21 là những con người được sinh ra trong cơng nghệ, có điều kiện nhanh chóng tiếp cận với những thành tựu khoa học- cơng nghệ hiện đại, tiên tiến, họ có thể chủ động học hỏi, tìm hiểu thơng tin từ mạng Internet, những kiến thức trong nhà trường có thể trở nên cũ kỹ, kém hào hứng với họ. GV giờ đây phải là người có chun mơn sâu, rộng, nhanh nhạy nắm bắt thơng tin, có tư duy phản biện tốt để giúp người học định hình lại tính chính xác của các thông tin, lựa chọn được kiến thức phù hợp và vận dụng nó hiệu quả vào thực tiễn. Thậm chí, GV cịn cần quan tâm đến những tác động của nguồn giáo dục mở (Open Educational Resources), mạng xã hội, cơng nghệ điện thoại, Internet, trí tuệ nhân tạo, thực tế ảo, big data, mã hóa, các vấn đề đạo đức và bảo vệ quyền riêng tư, GV cũng nên hướng dẫn người học xử lí khi gặp những vấn đề về bắt nạt và quấy rối trực tuyến, cũng như thúc đẩy bạo lực, phân biệt chủng tộc và phát ngơn có chủ ý hoặc phân biệt đối xử. Đó là những khó khăn, thách thức trước mắt mà các GV Tốn nói riêng mà GV, các nhà giáo dục nói chung cần phải có một sự chuẩn bị kĩ càng mới có thể đáp ứng được cơng việc trong tương lai, duy trì được vị thế của nhà giáo trong bối cảnh nhiều biến động.
1.4.2. Vai trò của CNTT trong dạy và học Tốn ở trường phổ thơng
Trong bối cảnh hiện nay, CNTT là một phương tiện, cơng cụ hữu ích cịn chưa được khai thác hết tiềm năng để phục vụ dạy và học, khơng chỉ dành cho HS mà cịn cho cả GV trong quá trình bồi dưỡng nâng cao năng lực nghề nghiệp. CNTT có thể được xem như một phương tiện dạy học, “chứa đựng hoặc chuyển tải những thông
tin về nội dung dạy học hỗ trợ GV, HS tổ chức và tiến hành hợp lí, có hiệu quả q trình dạy học” (Đỗ Đức Thái, 2018; tr.58), là cơng cụ hữu ích giúp tạo ra mơi trường
học tập và giảng dạy sinh động, linh hoạt; cũng có thể được tiếp cận như một mơn học. Khoa học và cơng nghệ ngày càng phát triển thì phương tiện dạy học cũng ngày
càng trở thành yếu tố quan trọng có ảnh hưởng lớn tới chất lượng và hiệu quả của QTDH. Đặc biệt đối với các môn học thuộc ngành khoa học tự nhiên như mơn Tốn, thì có những nội dung sẽ khơng thể thực hiện được nếu thiếu phương tiện dạy học hiện đại. CNTT vừa là cái để HS “trực quan sinh động”, vừa là phương tiện để giúp quá trình nhận thức đạt hiệu quả. Tuy nhiên với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, việc khai thác ứng dụng cơng nghệ nào tùy thuộc vào mục đích sử dụng, điều kiện môi trường dạy-học cũng như năng lực CNTT của GV.
Trong QTDH Tốn nói riêng, dạy học nói chung, CNTT là một phương tiện dạy học, cùng PPDH - là hai thành tố quan trọng, có liên hệ chặt chẽ với các thành tố khác, trong đó PPDH chịu sự quy định bởi nội dung dạy học và chi phối việc lựa chọn phương tiện dạy học. Lựa chọn phương pháp, phương tiện phù hợp, phát huy tối đa những ưu điểm của từng phương pháp, phương tiện để đạt được mục tiêu đề ra, là khâu quan trọng nhất của mỗi QTDH. Mỗi PPDH cụ thể muốn vận hành được phải dựa vào các kỹ thuật và phương tiện dạy học. Tương ứng với các PPDH hiện đại sẽ có các kỹ thuật dạy học hiện đại để vận hành chúng. Dạy học hiện đại luôn hướng vào việc phát huy tính tích cực nhận thức của người học, quan tâm tới sự thay đổi của người học và vì sự phát triển của người học, do đó cần tăng cường sử dụng phương tiện dạy học hiện đại phù hợp vào trong dạy học. Các phương tiện dạy học được thiết kế tốt có thể nâng cao và thúc đẩy việc học của HS, hỗ trợ đắc lực cho người dạy như làm chức năng trình bày và chức năng điều khiển. Đối với mơn Tốn, khơng phải lúc nào cũng dễ dàng mô tả khái niệm, định lý nào đó, phương tiện, thiết bị dạy học mơn Toán sẽ giúp biểu thị đối tượng Toán học cụ thể, biểu thị khái niệm, quan hệ, tính chất Tốn học; hỗ trợ HS trong quá trình tư duy, suy nghĩ giải quyết vấn đề (Đỗ Đức Thái, 2018, tr.59). “Phương tiện dạy học tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức hoạt
động học tập. Chúng có thể tiếp nối, mở rộng giác quan của con người, hình thành những mơi trường có ý sư phạm, mơ phỏng những hiện tượng, quá trình nguy hiểm hoặc vượt quá những hạn chế về thời gian, không gian và chi phí,…” (Nguyễn Bá
Kim, 2011, tr.321).
Theo Nguyễn Bá Kim (2011), trong dạy và học Tốn ở nhà trường phổ thơng, CNTT được sử dụng với vai trị là cơng cụ, phương tiện dạy học dưới những hình
thức cơ bản sau: (i) GV trình bày bài dạy có sự hỗ trợ của CNTT. Ngồi máy tính điện tử, phương tiện thường dùng là máy chiếu multimedia và phần mềm trình diễn Powerpoint. (ii) HS làm việc trực tiếp với CNTT dưới sự hướng dẫn và kiểm soát chặt chẽ của GV. (iii) HS học tập độc lập nhờ CNTT, đặc biệt là nhờ các chương trình, phần mềm máy tính. (iv) HS tra cứu tài liệu và học tập độc lập hoặc trong giao lưu trên mạng cục bộ hay Internet (tr.440).
Trong Chương trình GDPT mới, một thay đổi cơ bản trong dạy học mơn Tốn tiếp cận theo hướng phát triển năng lực đó là cấu trúc tổ chức một bài học. Trước đây, thậm chí phần lớn các giờ học Tốn ở trường phổ thơng hiện nay vẫn thường theo kiểu cấu trúc gồm ba bước: Nghe giảng lý thuyết - Theo dõi bài tập mẫu - Luyện tập. Nếu GV sử dụng khơng hợp lí sẽ dẫn đến lối dạy học mang tính áp đặt, bình qn, đồng loạt. Giờ đây, khi tiếp cận theo hướng phát triển năng lực người học, các nhà nghiên cứu giáo dục khuyến khích việc dạy học thơng qua các hoạt động trải nghiệm, khám phá, phát hiện của HS, gồm các bước chủ yếu: Trải nghiệm - Phân tích, khám phá, rút ra bài học - Thực hành, luyện tập - Vận dụng kiến thức, kỹ năng vào thực tiễn (Đỗ Đức Thái & đtg, 2018). Điều này đòi hỏi GV phải thay đổi phương pháp, hình thức tổ chức dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động của người học, tăng các hoạt động trải nghiệm, tạo điều kiện để HS được thực hành, thao tác, tìm tịi, khám phá tri thức, vận dụng chúng vào thực tiễn dưới sự hướng dẫn, hỗ trợ của người thầy. Khi đó, CNTT hỗ trợ rất tốt việc dạy-học mơn Tốn để đạt được mục đích này. Ở mỗi giai đoạn, tùy thuộc sự phát triển của khoa học-cơng nghệ, sẽ có rất nhiều thiết bị, phần mềm công nghệ hỗ trợ tổ chức, thực hiện và quản lý các hoạt động dạy-học, giúp nâng cao hiệu quả học tập của HS. Các phương tiện, thiết bị cơng nghệ hỗ trợ dạy học Tốn là cần thiết để hỗ trợ, giúp HS khám phá, phát hiện và thể hiện các ý tưởng toán học trừu tượng một cách cụ thể, trực quan, đồng thời cũng là một trợ giúp tích cực cho GV nâng cao hiệu quả giảng dạy. Vì vậy cần sử dụng đúng lúc, đúng chỗ và có hiệu quả thiết bị cơng nghệ hỗ trợ dạy – học Tốn, đồng thời tạo cơ hội và khuyến khích HS thực hành, thao tác trực tiếp trên thiết bị.
1.4.3. Một số thiết bị, phần mềm công nghệ cơ bản phục vụ dạy và học Toán ở trường phổ thông hiện nay trường phổ thông hiện nay
Nhiều nghiên cứu đã khẳng định để quá trình nhận thức đạt hiệu quả cao cần phải thơng qua q trình nghe – nhìn và thực hành, thậm chí kết hợp tác động đồng thời qua các kênh nghe, nhìn, nói và thực hành để tăng hiệu quả dạy học. Dạy học với đa phương tiện – hệ thống kỹ thuật dùng để trình diễn các dữ liệu và thơng tin, sử dụng đồng thời các hình thức chữ viết, âm thanh, hình ảnh, động hình qua hệ thống máy tính, trong đó tạo khả năng tương tác giữa người sử dụng và hệ thống (Bernd Meier & Nguyễn Văn Cường, 2018, tr.201) – ngày càng được quan tâm và ứng dụng rộng rãi như một phương pháp, hình thức tổ chức dạy học.
Các thiết bị dạy học Toán được dùng phổ biến hiện nay là bảng phụ, phiếu học tập, tranh ảnh, máy tính bỏ túi, phần mềm dạy học, mạng Internet… và các phương tiện kỹ thuật khác như máy vi tính, máy chiếu đa năng, bảng đa năng,… (Phạm Đức Quang & Lê Anh Vinh, 2018, tr.20). Trong đó, ngồi các thiết bị tối thiểu theo quy định [31], một số loại hình thiết bị, phần mềm cơng nghệ phục vụ dạy học mơn Tốn cấp THCS phổ biến có thể kể đến như:
- Các phương tiện kỹ thuật: máy tính (máy tính để bàn, máy tính xách tay cá nhân), được kết nối Internet, Ti-vi, đầu video/đầu đĩa, máy chiếu Projector, máy chiếu vật thể, máy ảnh kỹ thuật số, một số thiết bị khác như bảng thông minh, bảng tương tác, điện thoại thông minh…
- Các phần mềm dạy học: phần mềm hình học động Geometer’s Sketchpad, Cabri Geometry, Geogebra – phần mềm Toán học động bao gồm cả Hình học, Đại số, Xác suất, Thống kê), Math Homework Maker (hỗ trợ học tập ở nhà), phần mềm vẽ bản đồ tư duy Mindmap… Ngồi những phần mềm chun biệt kể trên, cũng có nhiều phần mềm khác hỗ trợ GV trong một số thao tác nghề nghiệp như soạn giáo án bằng hệ soạn thảo văn bản, in ấn tài liệu, sưu tầm tài liệu,…; trình chiếu bài giảng; quản lý hồ sơ học tập của người học, hồ sơ GV, giao tiếp với các đối tượng liên quan thông qua website…; kiểm tra – đánh giá HS; giám sát kiểm tra hoạt động học tập của HS bên ngồi lớp học; trường học thơng minh và e-learning; hỗ trợ các hoạt động chuyên môn của GV,.v.v.
Các phương tiện kể trên, tùy điều kiện nhà trường có thể lắp đặt ở các phòng học, phòng bộ mơn hoặc phịng đa năng/đa phương tiện để tiện cho việc sử dụng, sửa chữa. Một số thiết bị với số lượng hạn chế, sử dụng chung, được bảo quản ở phòng thiết bị-đồ dùng dạy học hoặc do GV chủ động trang bị (ví dụ như máy tính cá nhân). Các phần mềm cơ bản đi kèm với máy tính theo cài đặt như soạn thảo văn bản, trình chiếu PowerPoint, trình duyệt truy cập Internet, nếu muốn sử dụng các phần mềm khác hỗ trợ hoạt động dạy-học cũng như các cơng việc khác, GV phải chủ động tìm kiếm, cài đặt và học cách sử dụng. Hiện nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học-cơng nghệ, các phần mềm phục vụ hoạt động của GV nói chung và việc dạy-học mơn Tốn cấp THCS nói riêng liên tục được cải tiến và cập nhật. GV có thể sử dụng các thiết bị, phần mềm công nghệ vào tất cả các khâu của QTDH, từ đặt vấn đề gợi mở, tới giải quyết nhiệm vụ nhận thức, tình huống học tập,… cho tới củng cố ôn tập, kiểm tra-đánh giá, từ trực tiếp ngay tại lớp học đang diễn ra cho đến các khơng gian mở bên ngồi lớp học, từ các hoạt động tổ chức dạy học đến quản lý, hỗ trợ người học bên ngoài lớp học... Với quan điểm CNTT là phương tiện, công cụ hỗ trợ cho GV lẫn HS trong q trình dạy-học, cịn trọng tâm để cải thiện chất lượng dạy học ln là sự nhiệt tình của GV; năng lực, phương pháp của GV; việc chủ động nâng cao tính đa dạng về phương pháp; sự vượt ra các hình thức tổ chức truyền thống cũng như các phương tiện có cơ sở về lý luận dạy học (Bernd Meier & Nguyễn Văn Cường, 2018, tr.201), đề tài tiếp cận việc ứng dụng CNTT trong dạy học Toán của GV cấp