Tổng quan nghiên cứu

Trong Chương trình giáo dục phổ thông môn Toán 2018, mạch kiến thức về tỉ số và tỉ số phần trăm đóng vai trò then chốt khi xuất hiện trong hơn 90% các tình huống tính toán thực tiễn đời sống như tài chính ngân hàng, thuế suất, mua sắm chiết khấu, cũng như các môn khoa học tự nhiên gồm Hóa học và Sinh học. Tuy nhiên, theo các khảo sát thực tế tại các trường trung học cơ sở, có tới hơn 60% học sinh lớp 6 gặp khó khăn trong việc hiểu bản chất ngữ nghĩa của ký hiệu phần trăm và lúng túng khi chuyển đổi bài toán thực tế thành mô hình toán học tương ứng.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là giải quyết sự mâu thuẫn giữa tính trừu tượng của hai công thức tính tỉ số phần trăm trong sách giáo khoa với nhu cầu ứng dụng thực tiễn của học sinh thông qua phương pháp dạy học trải nghiệm. Mục tiêu cụ thể của đề tài gồm ba nội dung: làm rõ cơ sở lý luận của dạy học trải nghiệm trong môn Toán; phân tích đối sánh cách tiếp cận chủ đề này giữa sách giáo khoa Toán 6 Việt Nam (bộ sách Chân trời sáng tạo) và sách giáo khoa California Mathematics của Mỹ; từ đó thiết kế, thực nghiệm chuỗi tình huống dạy học giúp học sinh tự kiến tạo tri thức.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm sư phạm tại Trường Trung học cơ sở Lý Tự Trọng, Quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian từ ngày 04/04/2022 đến ngày 09/04/2022. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn thể hiện qua việc cung cấp một tiến trình dạy học đổi mới, giúp trên 85% học sinh tham gia thực nghiệm nắm vững bản chất toán học, phát triển năng lực mô hình hóa và giải quyết vấn đề một cách tự chủ, tích cực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết học tập trải nghiệm của David A. Kolb (1984) làm khung tham chiếu cốt lõi. Mô hình này xác lập tiến trình nhận thức qua chu trình khép kín gồm 4 giai đoạn: Trải nghiệm cụ thể, Quan sát phản ánh, Trừu tượng hóa khái niệm và Thử nghiệm tích cực. Để bổ trợ cho việc thiết kế các hoạt động thao tác thực hành, tác giả kết hợp chu trình 5 bước của Betts S.L (Làm, Chia sẻ, Triển khai, Khái quát hóa, Ứng dụng) cùng mô hình trực quan PGBE của Melinda Mula và Tatjana Hodnik (2020) gồm phương pháp áp phích, lưới ô vuông 10x10, mô hình thanh và thanh mở rộng.

Bên cạnh đó, nghiên cứu dựa trên Lý thuyết tình huống Didactic của Guy Brousseau nhằm phân tích các biến didactic, tình huống hành động và tranh luận khoa học của người học. Về mặt tri thức luận, đề tài kế thừa nghiên cứu của Parker và Leinhardt (1995) về 5 bình diện ý nghĩa của phần trăm: một số cụ thể, sự so sánh giữa phần và tổng thể, sự so sánh tỉ lệ giữa hai tập rời rạc, một đại lượng thống kê mô tả và một toán tử một ẩn số. Đề tài cũng phân định rõ kiến thức ngữ nghĩa và kiến thức cú pháp theo lý thuyết của Resnick (1982), giúp định hình mục tiêu dạy học không chỉ dừng lại ở kỹ năng tính toán thuần túy mà chú trọng thấu hiểu bản chất toán học.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp ba nhóm phương pháp chính: nghiên cứu lý luận, nghiên cứu thực tiễn và thực nghiệm sư phạm. Phương pháp nghiên cứu lý luận tiến hành phân tích, tổng hợp tài liệu chuyên ngành về dạy học trải nghiệm và lịch sử hình thành khái niệm tỉ số từ thời Ấn Độ cổ đại và Trung Quốc cổ đại. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn tập trung phân tích thể chế chương trình, so sánh cấu trúc 3 chương trọng tâm trong sách giáo khoa California Mathematics (Mỹ) với mạch bài học của bộ sách Chân trời sáng tạo (Việt Nam).

Đối với thực nghiệm sư phạm, nghiên cứu được thực hiện trên cỡ mẫu gồm 42 học sinh lớp 6 tại Trường Trung học cơ sở Lý Tự Trọng, Quận Gò Vấp. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu thuận tiện có chủ đích, đảm bảo tính đại diện về năng lực học tập đa dạng của học sinh lớp 6 khi tiếp cận Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Toàn bộ lớp học được chia thành 8 nhóm học tập độc lập để thực hiện các thao tác trên công cụ thực hành.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích didactic kết hợp phân tích tiên nghiệm và phân tích hậu nghiệm là nhằm dự đoán toàn diện các chiến lược giải toán, chướng ngại nhận thức tiềm ẩn của học sinh trước giờ học, từ đó đối chiếu định tính và định lượng với biên bản quan sát, sản phẩm ghi chép và kết quả bài làm thực tế sau tiết học.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích thể chế sách giáo khoa quốc tế cho thấy sách giáo khoa California Mathematics dành hơn 55% dung lượng các bài học tỉ số phần trăm cho các bài toán gắn ngữ cảnh đời sống như tiền boa, thuế bán hàng và lãi suất đơn, đồng thời 100% các bài học đều khởi động bằng mô hình trực quan (thanh tỷ lệ, lưới 10x10). Ngược lại, sách giáo khoa hiện hành trước đây của Việt Nam chủ yếu tập trung vào bài tập kỹ thuật tính toán biến đổi đại số thuần túy.

Trong quá trình thực nghiệm sư phạm với tình huống gấp dải giấy và đo đạc biểu diễn tỉ số phần trăm, kết quả ghi nhận 8 trên 8 nhóm học sinh (đạt tỉ lệ 100%) đã tự lực phát hiện và thực hiện thành công các chiến lược phân chia: nhóm 5 và nhóm 7 áp dụng chiến lược gấp đôi liên tiếp dải giấy, nhóm 4 áp dụng chiến lược gấp đôi nửa dải giấy, nhóm 6 và nhóm 8 sử dụng thước đo đạc chính xác để xác định 10% và 1% độ dài dải giấy.

Đặc biệt, 100% các nhóm đã tự chuyển đổi thành công kết quả trực quan thành công thức tìm giá trị phần trăm của một số mà không cần giáo viên thuyết giảng áp đặt công thức trước. Tỷ lệ học sinh mắc sai lầm phổ biến khi coi ký hiệu phần trăm như một đơn vị đo lường đơn thuần đã giảm mạnh từ 48% ở giai đoạn trước bài học xuống còn dưới 12% sau khi hoàn thành chuỗi hoạt động trải nghiệm.

Thảo luận kết quả

Các dữ liệu thực nghiệm đã minh chứng tính khả thi vượt trội của việc áp dụng chu trình 4 giai đoạn của Kolb vào lớp học môn Toán. Việc cho học sinh thao tác cụ thể với dải giấy (giai đoạn 1) đã kích hoạt phản xạ quan sát và so sánh độ dài (giai đoạn 2), thúc đẩy tư duy trừu tượng hóa để xây dựng công thức đại số tương đương (giai đoạn 3), và cuối cùng vận dụng thành thạo vào bài toán tính tiền giảm giá thực tế (giai đoạn 4).

Nếu kết quả nghiên cứu được biểu diễn trực quan qua bảng thống kê chiến lược giải toán và biểu đồ cột so sánh mức độ hiểu bài, người đọc sẽ thấy rõ sự dịch chuyển tích cực từ phương pháp ghi nhớ máy móc sang tư duy logic có căn cứ. Khi đối chiếu với các công trình nghiên cứu trước đây của Đào Thị Mai Xuân (2018) và Lưu Quốc Anh (2016), luận văn này đã tiến xa hơn một bước khi không chỉ chỉ ra sai lầm của học sinh mà còn cung cấp giải pháp can thiệp sư phạm trực tiếp bằng công cụ vật lý cụ thể. Điều này hoàn toàn tương đồng với kết luận trong mô hình PGBE của Melinda Mula (2020), khẳng định rằng biểu diễn trực quan đóng vai trò cầu nối không thể thay thế giữa kinh nghiệm đời sống và tri thức trừu tượng.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, đối với giáo viên môn Toán trung học cơ sở, cần chủ động thiết kế lại các bài học đại số lớp 6 theo hướng tiếp cận tình huống trải nghiệm. Giáo viên cần giảm ít nhất 30% thời lượng giảng giải lý thuyết suông để dành thời gian cho học sinh thao tác trên mô hình cụ thể như dải giấy chia vạch, bảng lưới ô vuông, hoặc các phiếu điều tra số liệu thực tế trong lớp học. Mục tiêu cần đạt là 100% học sinh được trực tiếp làm việc nhóm và trình bày lập luận toán học của mình trong mỗi tiết học 45 phút.

Thứ hai, đối với tổ bộ môn và nhà trường, cần xây dựng ngân hàng tài nguyên bài tập gắn ngữ cảnh thực tiễn liên môn như bài toán tính nồng độ dung dịch Hóa học, tỷ lệ nảy mầm Sinh học, tính tiền điện sinh hoạt và lãi suất tiết kiệm. Timeline thực hiện cần hoàn thành ngay trong học kỳ 1 của năm học, hướng tới nâng tỷ lệ bài tập ứng dụng thực tiễn trong các đề kiểm tra định kỳ lên tối thiểu 40% tổng số điểm.

Thứ ba, đối với các cơ sở đào tạo giáo viên và trường sư phạm, cần đưa chuyên đề thiết kế hoạt động trải nghiệm toán học theo chu trình Kolb vào chương trình đào tạo sinh viên ngành Sư phạm Toán từ năm thứ ba. Hoạt động này giúp sinh viên trang bị kỹ năng tổ chức lớp học tương tác, biết cách phân tích biến didactic và dự đoán các phương án hành động của học sinh trước khi bước vào kỳ kiến tập và thực tập sư phạm.

Thứ tư, đối với cán bộ quản lý giáo dục và chuyên viên phụ trách bộ môn, cần tăng cường tổ chức các buổi sinh hoạt chuyên môn cụm trường theo định kỳ mỗi tháng một lần. Nội dung trọng tâm là thực hiện các tiết dạy minh họa nghiên cứu bài học, đánh giá hiệu quả của phương pháp dạy học trải nghiệm trên đối tượng học sinh có học lực trung bình và yếu, bảo đảm thực hiện chuẩn đầu ra của Chương trình giáo dục phổ thông 2018.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, giáo viên giảng dạy môn Toán tại các trường trung học cơ sở trên toàn quốc. Luận văn cung cấp toàn bộ giáo án chi tiết, phiếu học tập, nguyên tắc thiết kế tình huống và cách xử lý các tình huống sư phạm phát sinh khi dạy chủ đề tỉ số phần trăm ở lớp 6.

Thứ hai, sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán. Đây là tài liệu tham khảo giá trị về cách kết hợp nhuần nhuyễn giữa Lý thuyết học tập trải nghiệm của David A. Kolb, Lý thuyết tình huống Didactic của Guy Brousseau và phương pháp so sánh đối chiếu sách giáo khoa quốc tế.

Thứ ba, cán bộ quản lý giáo dục, chuyên viên chỉ đạo chuyên môn Toán tại các Phòng và Sở Giáo dục và Đào tạo. Luận văn gợi mở căn cứ khoa học vững chắc để đánh giá, thẩm định các hoạt động trải nghiệm toán học theo đúng tinh thần đổi mới giáo dục toàn diện.

Thứ tư, các tác giả biên soạn sách giáo khoa, sách giáo viên và tài liệu tham khảo môn Toán bậc trung học. Các phân tích so sánh chi tiết giữa chương trình Việt Nam và bộ sách California Mathematics của Mỹ sẽ cung cấp nhiều góc nhìn thực tiễn để hoàn thiện hệ thống bài tập ứng dụng đời sống cho học sinh.

Câu hỏi thường gặp

Hoạt động trải nghiệm trong môn Toán khác gì so với giờ thực hành giải bài tập truyền thống?

Dạy học trải nghiệm đưa học sinh vào tình huống thực tế có vấn đề để tự thao tác, khám phá và kiến tạo công thức mới theo chu trình 4 bước của Kolb, thay vì giáo viên cung cấp sẵn công thức rồi yêu cầu học sinh làm bài tập áp dụng lặp đi lặp lại.

Vì sao học sinh lớp 6 thường nhầm lẫn giữa hai bài toán cơ bản về tỉ số phần trăm?

Học sinh chủ yếu học thuộc lòng công thức tính toán cú pháp mà thiếu hiểu biết ngữ nghĩa về vai trò của đại lượng tổng thể và đại lượng thành phần. Khi gặp bài toán có ngữ cảnh thực tế phức tạp, các em không xác định được đại lượng nào tương ứng với 100%.

Việc tổ chức hoạt động trải nghiệm cắt gấp giấy có làm cháy giáo án trong tiết học 45 phút không?

Nếu giáo viên chuẩn bị sẵn vật liệu chia nhóm và phân tích tiên nghiệm tốt các biến didactic, hoạt động thao tác chỉ chiếm khoảng 10 đến 12 phút nhưng giúp học sinh ghi nhớ sâu sắc, từ đó rút ngắn 50% thời gian luyện tập bài tập cơ bản phía sau.

Chương trình giáo dục phổ thông 2018 có điểm gì mới nổi bật đối với chủ đề tỉ số phần trăm?

Chương trình 2018 đã chuyển bài toán tìm một số khi biết giá trị phần trăm từ lớp 5 lên lớp 6, giảm tải các phép tính biến đổi phức tạp, đồng thời bổ sung yêu cầu bắt buộc về giải quyết các vấn đề tài chính cá nhân và tính toán thực tế.

Luận văn có thể áp dụng cho các khối lớp khác trong trường trung học cơ sở được không?

Quy trình thiết kế tình huống didactic dựa trên chu trình trải nghiệm của David A. Kolb trong luận văn hoàn toàn có thể nhân rộng để giảng dạy các chủ đề hình học trực quan, thống kê xác suất và đại số từ lớp 6 đến lớp 9.

Kết luận

  • Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về dạy học trải nghiệm và làm sáng tỏ 5 bình diện ý nghĩa toán học của khái niệm tỉ số phần trăm trong lịch sử và thực tiễn.
  • Phân tích đối sánh sâu sắc giữa sách giáo khoa Việt Nam và bộ sách California Mathematics của Mỹ, chỉ ra hướng tiếp cận trực quan hóa bằng mô hình thanh và bài toán thực tế.
  • Thiết kế thành công tiến trình dạy học chủ đề Tỉ số và Tỉ số phần trăm lớp 6 thông qua chuỗi tình huống giải quyết vấn đề bằng thao tác gấp dải giấy và đo đạc.
  • Thực nghiệm sư phạm tại Trường Trung học cơ sở Lý Tự Trọng khẳng định 100% các nhóm học sinh đã tự chủ kiến tạo công thức và giảm tỷ lệ sai lầm toán học xuống dưới 12%.
  • Đóng góp một khung thiết kế bài giảng mẫu mực, có giá trị ứng dụng cao cho giáo viên trong việc hiện thực hóa mục tiêu phát triển năng lực của Chương trình giáo dục phổ thông 2018.

Kế hoạch tiếp theo đề xuất mở rộng phạm vi thực nghiệm sư phạm trên toàn bộ các chủ đề còn lại của mạch Số học và Thống kê lớp 6 tại nhiều trường học có điều kiện cơ sở vật chất khác nhau. Quý thầy cô giáo, các nhà nghiên cứu và bạn đọc quan tâm hãy áp dụng ngay quy trình dạy học trải nghiệm này vào thực tiễn giảng dạy để mang lại những giờ học Toán sinh động, sáng tạo và ý nghĩa cho học sinh.