Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Phát triển bền vững (Sustainable Development) là định hướng chiến lược toàn cầu nhằm giải quyết các khủng hoảng sinh thái, biến đổi khí hậu và bất bình đẳng xã hội. Kể từ Báo cáo "Tương lai chung của chúng ta" (Our Common Future, 1987) của Ủy ban Thế giới về Môi trường và Phát triển (WCED) và Hội nghị Thượng đỉnh Trái đất Rio 1992, mô hình ba trụ cột bền vững (Kinh tế - Xã hội - Môi trường) đã được xác lập. Năm 2015, Liên Hợp Quốc thông qua Nghị sự 2030 với 17 Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDGs), trong đó Mục tiêu 4 nhấn mạnh giáo dục chất lượng và tiểu mục 4.7 đặt trọng tâm vào Giáo dục vì sự phát triển bền vững (Education for Sustainable Development - ESD).

Tại Việt Nam, các chủ trương pháp lý như Quyết định số 153/2004/QĐ-TTg, Quyết định số 622/QĐ-TTg năm 2017 của Thủ tướng Chính phủ và Quyết định số 2161/QĐ-BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo đã thể chế hóa các mục tiêu ESD vào hệ thống giáo dục quốc dân. Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (GDPT 2018), đặc biệt là môn Toán, xác định quan điểm xây dựng chương trình chú trọng tính ứng dụng, gắn kết với thực tiễn sản xuất, đời sống và các vấn đề toàn cầu mang tính thời đại. Toán học không chỉ là hệ thống lý thuyết trừu tượng mà là công cụ định lượng mô hình hóa thế giới thực, rèn luyện tư duy phản biện cho học sinh.

Tuy nhiên, khảo cứu thực tế cho thấy các nghiên cứu về tích hợp ESD tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào các môn khoa học tự nhiên và xã hội như Vật lý, Hóa học, Địa lý. Việc tích hợp ESD vào dạy học môn Toán bậc Trung học phổ thông (THPT) hầu như chưa được nghiên cứu và thiết kế thành kịch bản sư phạm cụ thể. Do đó, khóa luận tốt nghiệp "Dạy học Toán hướng đến sự phát triển bền vững" của tác giả Lê Nguyễn Uyên Phương (Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, 2024) được thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống này.

Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng các hoạt động dạy học Toán theo định hướng giáo dục vì sự phát triển bền vững; chú trọng tính ứng dụng gắn với xu hướng phát triển hiện đại của kinh tế, khoa học, đời sống xã hội và những vấn đề cấp thiết có tính toàn cầu.

Câu hỏi nghiên cứu

  1. CH1: Vấn đề phát triển bền vững là gì và cần được hiểu như thế nào trong bối cảnh hiện nay của thế giới cũng như của Việt Nam?
  2. CH2: Trong chương trình GDPT môn Toán 2018 và sách giáo khoa mới, liệu có cơ hội nào để lồng ghép vấn đề phát triển bền vững vào dạy học Toán không? Đó là những cơ hội nào?
  3. CH3: Việc dạy học môn Toán ở trung học phổ thông nên thực hiện như thế nào để góp phần vào chương trình hành động "phát triển bền vững"?

Nhiệm vụ nghiên cứu

  • Nghiên cứu cơ sở lí luận liên quan đến phát triển bền vững, giáo dục vì sự phát triển bền vững, các yêu cầu cần đạt và phương pháp đo lường nhận thức về sự phát triển bền vững.
  • Khảo sát thực trạng lồng ghép giáo dục vì sự phát triển bền vững vào dạy học Toán trên thế giới và trong sách giáo khoa tại Việt Nam.
  • Thiết kế một số hoạt động dạy học Toán theo định hướng giáo dục vì sự phát triển bền vững.
  • Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các hoạt động dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục vì sự phát triển bền vững.
  • Nội dung nghiên cứu: Các tình huống đặt vấn đề bài mới, bài toán luyện tập và bài toán vận dụng kiến thức mới (hoạt động thực hành và trải nghiệm) gắn với chủ đề hàm số mũ và thống kê.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu thực nghiệm sư phạm được triển khai tại lớp 11A4 (41 học sinh), Trường Trung học Thực hành Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, trong năm học 2023 - 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm cốt lõi

Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên các văn bản và mô hình quốc tế, quốc gia:

  • Khái niệm và ba trụ cột phát triển bền vững: Kinh tế (Economic), Xã hội (Social) và Môi trường (Environmental).
  • 17 Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDGs) của Liên Hợp Quốc: Khai thác sâu Mục tiêu 4 (Giáo dục chất lượng), Mục tiêu 12 (Tiêu dùng và sản xuất có trách nhiệm), Mục tiêu 13 (Hành động về khí hậu).
  • Khung Giáo dục vì sự phát triển bền vững (ESD) của UNESCO: Định hướng 5 trụ cột học tập (Learn to know, learn to be, learn to live together, learn to do, learn to transform oneself and society) và 3 khía cạnh triển khai (nội dung thời sự, phương pháp sư phạm tích cực chuyển đổi, chuẩn đầu ra phát triển năng lực phản biện - hệ thống).
  • Hệ thống 3 loại kiến thức trong dạy học Toán: Kiến thức cộng đồng (Community knowledge), Kiến thức thuần toán học (Classical knowledge), Kiến thức phê phán (Critical knowledge).
  • Các chỉ số sinh thái và môi trường toàn cầu:
    • Dấu chân sinh thái (Ecological Footprint - EF): Thước đo nhu cầu sử dụng diện tích sinh học của con người (gồm 6 thành phần: đất canh tác, đồng cỏ chăn nuôi, đất rừng, mặt nước thủy sản, đất xây dựng và diện tích hấp thụ $\text{CO}_2$).
    • Sức tải sinh học (Biocapacity - BC): Khả năng tái tạo tài nguyên và hấp thụ chất thải của Trái Đất (trung bình toàn cầu đạt 1,5 gha/người vào năm 2022).
    • Ngày Trái Đất vượt ngưỡng phục hồi (Earth Overshoot Day): Thời điểm mức tiêu thụ tài nguyên vượt quá khả năng tái tạo sinh học trong một năm.
    • Dấu chân Carbon của sản phẩm (Carbon Footprint of Products - CFP): Đo tổng khí nhà kính phát thải trong toàn bộ vòng đời sản phẩm theo các phạm vi đánh giá (Gate-to-Gate, Cradle-to-Gate, Cradle-to-Grave).
    • Mục tiêu Net Zero và Hướng dẫn ISO IWA 42:2022: Cắt giảm phát thải trực tiếp và bù đắp lượng phát thải còn lại để hạn chế mức tăng nhiệt độ toàn cầu không vượt quá 1,5°C theo Thỏa thuận Paris.
  • Thang đo nhận thức về tính bền vững (Sustainability Consciousness - Sus-Cons): Đánh giá 3 thành tố Kiến thức (K), Thái độ (A), Hành vi (B) trên 3 khía cạnh Kinh tế (ECO), Xã hội (SOC), Môi trường (ENV).

Phương pháp nghiên cứu

Khóa luận phối hợp các nhóm phương pháp nghiên cứu sư phạm:

  • Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích, tổng hợp các tài liệu học thuật về ESD của UNESCO; nghiên cứu cấu trúc Chương trình GDPT môn Toán 2018 và đối chiếu yêu cầu cần đạt của các bộ sách giáo khoa mới (Chân trời sáng tạo, Kết nối tri thức với cuộc sống).
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra thực trạng, quan sát quá trình học tập của học sinh trong các hoạt động trải nghiệm.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp thực tế tại trường phổ thông để kiểm định tính khả thi của kịch bản sư phạm.
  • Phương pháp xử lý số liệu:
    • Định tính: Phân tích bài làm, bài báo cáo thuyết trình và phiếu phản hồi ý kiến của học sinh.
    • Định lượng: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để xử lý thống kê mô tả mẫu số liệu trước và sau tác động; sử dụng phần mềm GeoGebra làm công cụ mô phỏng số liệu và kiểm chứng mô hình toán học.

Nội dung chính theo từng chương

Chương Tên chương trong văn bản Trọng tâm nội dung và phân tích
Chương 1 Cơ sở lí luận về dạy học Toán hướng đến sự phát triển bền vững Hệ thống hóa định nghĩa PTBV, ESD, 17 SDGs; phân tích vai trò của Toán học và các nguyên tắc "nhúng" ESD theo hướng dẫn của UNESCO; xây dựng bảng 27 câu hỏi đo lường nhận thức Sus-Cons.
Chương 2 Thiết kế và tổ chức dạy học Toán theo định hướng giáo dục vì sự phát triển bền vững Phân tích cơ hội lồng ghép ESD trong SGK mới; lựa chọn các chủ đề Dấu chân sinh thái, Dấu chân Carbon, Quá tải dân số gắn với kiến thức Thống kê, Hàm số mũ và Đạo hàm; thiết kế kịch bản Hoạt động thực hành và trải nghiệm (HĐTH&TN).
Chương 3 Thực nghiệm sư phạm Triển khai thực nghiệm chủ đề "Truy vết dấu chân - Dự báo dân số - Phát triển bền vững" tại lớp 11A4; thống kê dữ liệu EF/CFP của 158 học sinh; đánh giá sự chuyển biến nhận thức và mức độ hứng thú học tập.

Chương 1: Cơ sở lí luận về dạy học Toán hướng đến sự phát triển bền vững

Tác giả làm rõ tiến trình phát triển của khái niệm PTBV qua các mốc lịch sử từ Chương trình Con người và Sinh quyển (UNESCO, 1971), Chiến lược Bảo tồn Thế giới (1980), Báo cáo Brundtland (1987) đến Hội nghị Rio 1992 và Johannesburg 2002. Tác giả phân tích mối liên hệ chặt chẽ giữa Giáo dục vì sự phát triển bền vững với toàn bộ 17 mục tiêu SDGs, khẳng định ESD là yếu tố cốt lõi giúp thay đổi nhận thức, giá trị và hành vi của người học.

Về mặt sư phạm toán học, chương này phân tích tiềm năng của Toán học trong việc cân bằng các mục tiêu phát triển bền vững thông qua việc mô hình hóa các mối quan hệ định lượng phức tạp (ví dụ: tương quan giữa nghèo đói và tỷ lệ tử vong, phân tích dữ liệu tiêu thụ tài nguyên). Tác giả dẫn chiếu các tài liệu của UNESCO (Textbooks for sustainable development: a guide to embedding) để xác lập các nguyên tắc tích hợp: không làm quá tải nội dung toán học, lấy bối cảnh thực tiễn làm phương tiện phát triển tư duy phê phán và năng lực giải quyết vấn đề. Đồng thời, cấu trúc đo lường nhận thức tính bền vững (Sus-Cons) gồm 27 câu hỏi đánh giá theo thang Likert được thiết lập làm công cụ đo lường thực nghiệm.

Chương 2: Thiết kế và tổ chức dạy học Toán theo định hướng giáo dục vì sự phát triển bền vững

Chương 2 tiến hành rà soát các cơ hội lồng ghép ESD trong chương trình môn Toán lớp 10, 11 và các bộ sách giáo khoa mới (bộ Chân trời sáng tạo và Kết nối tri thức với cuộc sống). Tác giả nhận diện các mạch nội dung có tiềm năng cao nhất bao gồm:

  • Thống kê: Thu thập, phân loại, biểu diễn dữ liệu ghép nhóm; tính toán các số đặc trưng đo xu thế trung tâm (số trung bình, trung vị, tứ phân vị, mốt) để xử lý dữ liệu môi trường.
  • Hàm số mũ và Đạo hàm: Thiết lập mô hình dự báo tăng trưởng dân số toàn cầu, tính tốc độ thay đổi và đánh giá áp lực của quá tải dân số lên sức tải sinh thái hành tinh.

Từ đó, tác giả thiết kế kịch bản chi tiết cho Hoạt động thực hành và trải nghiệm với chủ đề: "Truy vết dấu chân - Dự báo dân số - Phát triển bền vững". Kịch bản tích hợp các công cụ trực tuyến toàn cầu:

  • Hướng dẫn học sinh sử dụng nền tảng footprintcalculator.org của Mạng lưới Dấu chân Toàn cầu (Global Footprint Network) để tự tính Dấu chân sinh thái cá nhân.
  • Hoạt động "Truy vết dấu chân": Xử lý mẫu số liệu ghép nhóm về dấu chân Carbon và dấu chân sinh thái thu thập từ 158 học sinh; phát hiện giá trị ngoại lai, phân tích ý nghĩa các số đặc trưng đo xu thế trung tâm.
  • Nhiệm vụ mô hình hóa: Ứng dụng hàm số mũ để tính toán kịch bản gia tăng dân số, đối chiếu với giới hạn sinh thái $BC = 1,5\text{ gha/người}$, sử dụng phần mềm GeoGebra để trực quan hóa đồ thị và kiểm chứng kết quả.
  • Thảo luận giải pháp: Đánh giá vòng đời sản phẩm (ví dụ: vòng đời một chiếc áo phông), tính hóa đơn phát thải $\text{CO}_2$ hàng ngày, từ đó đề xuất các giải pháp tiêu dùng bền vững nhằm hướng tới mục tiêu Net Zero 2050.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày toàn bộ tiến trình thực nghiệm sư phạm tại Trường Trung học Thực hành Đại học Sư phạm TP.HCM. Diễn tiến thực nghiệm diễn ra qua các pha học tập có sự tương tác tích cực:

  • Pha khởi động & Chuyển giao nhiệm vụ: Giáo viên trình chiếu định nghĩa 3 trụ cột PTBV, giới thiệu khái niệm Dấu chân sinh thái, Sức tải sinh học và Ngày Trái Đất vượt ngưỡng phục hồi.
  • Pha thực hành cá nhân & nhóm: Học sinh nhập dữ liệu điều tra, phát hiện lỗi số liệu và giá trị ngoại lai trong file ghi nhận; các nhóm (N1, N2, N3, N4) tiến hành lập bảng phân bố tần số ghép nhóm và tính toán các số đặc trưng đo xu thế trung tâm.
  • Pha ứng dụng toán học & công nghệ: Học sinh vận dụng kiến thức hàm số mũ trên phần mềm GeoGebra để giải quyết bài toán dự báo mốc thời gian dân số đạt các ngưỡng quá tải.
  • Pha báo cáo & Tranh luận giải pháp: Nhóm 1 và Nhóm 3 báo cáo phân tích số liệu thống kê; Nhóm 2 mở đầu bài thuyết trình bằng thực trạng sử dụng túi nilon; Nhóm 4 trình bày hình ảnh tự vẽ mô tả chủ đề và giải pháp cắt giảm phát thải carbon trong sinh hoạt hàng ngày.

Chương này phân tích kết quả định lượng thông qua đối chiếu phiếu đánh giá nhận thức trước và sau tác động, ghi nhận sự chuyển biến tích cực trong cả ba thành tố: nhận thức kiến thức, thái độ và hành vi bảo vệ môi trường của học sinh.


Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  • Về mặt lý luận: Hệ thống hóa toàn diện cơ sở khoa học và các văn bản chỉ đạo của Đảng, Nhà nước, Bộ GD&ĐT cùng các khuyến nghị của UNESCO về việc nhúng giáo dục phát triển bền vững vào môn Toán THPT theo Chương trình GDPT 2018.
  • Về mặt thiết kế sư phạm: Xây dựng thành công kịch bản Hoạt động thực hành và trải nghiệm chủ đề "Truy vết dấu chân - Dự báo dân số - Phát triển bền vững", tích hợp thành công kiến thức hàm số mũ và thống kê với các chỉ số sinh thái toàn cầu (EF, CFP, BC, Net Zero).
  • Về mặt thực nghiệm: Kết quả thực nghiệm trên 41 học sinh lớp 11A4 cho thấy:
    • Học sinh làm chủ kỹ năng xử lý mẫu số liệu thống kê ghép nhóm trên dữ liệu thực (mẫu 158 dữ liệu dấu chân cá nhân) và kỹ năng sử dụng GeoGebra để mô hình hóa hàm số mũ.
    • Nhận thức về tính bền vững (đặc biệt ở khía cạnh môi trường: kiến thức, thái độ, hành vi) có sự gia tăng rõ rệt giữa trước và sau thực nghiệm (thể hiện qua Bảng 3.2 trong khóa luận).
    • Phiếu ghi nhận ý kiến phản hồi đạt mức độ đồng thuận và hứng thú rất cao (thang đo 1-10), chứng minh phương pháp dạy học gắn với bối cảnh thực tiễn giúp việc học Toán trở nên có ý nghĩa và dễ tiếp thu hơn.

Đóng góp của đề tài

  • Là một trong những công trình nghiên cứu khóa luận đầu tiên tại Việt Nam cụ thể hóa việc lồng ghép giáo dục phát triển bền vững vào môn Toán cấp THPT theo chương trình SGK mới.
  • Đưa các khái niệm sinh thái hiện đại (Dấu chân sinh thái, Dấu chân Carbon sản phẩm, Ngày vượt ngưỡng, Net Zero) thành nguồn ngữ cảnh thực tiễn chuẩn mực cho các bài toán thống kê và hàm số trong trường phổ thông.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Quy mô thực nghiệm sư phạm chỉ mới được tiến hành trên phạm vi 01 lớp học (lớp 11A4 gồm 41 học sinh) tại 01 trường THPT trong khuôn khổ đợt thực tập sư phạm, chưa mở rộng so sánh đối chứng liên trường hoặc nhiều địa bàn khác nhau.
    • Nội dung tích hợp mới chỉ tập trung vào hai mảng kiến thức là Thống kê và Hàm số mũ ở chương trình Toán lớp 11.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:
    • Mở rộng thiết kế các chủ đề tích hợp phát triển bền vững cho các mạch kiến thức khác của môn Toán THPT như Đạo hàm, Tích phân, Hình học không gian, Xác suất - Tổ hợp ở các khối lớp 10 và 12.
    • Triển khai thực nghiệm sư phạm trên diện rộng ở nhiều trường THPT với các điều kiện cơ sở vật chất và đối tượng học sinh đa dạng hơn để kiểm chứng độ tương thích của tài liệu dạy học.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên ngành Sư phạm Toán học và học viên cao học Lý luận & PPDH môn Toán: Cung cấp khung phương pháp luận và cách tiếp cận thiết kế bài dạy tích hợp liên môn theo định hướng GDPT 2018.
  • Giáo viên môn Toán tại các trường THPT: Là tài liệu tham khảo trực tiếp để tổ chức các Hoạt động thực hành và trải nghiệm, tiết học chuyên đề gắn Toán học với giáo dục môi trường, biến đổi khí hậu và lối sống bền vững.
  • Cán bộ quản lý giáo dục và tác giả biên soạn tài liệu: Cung cấp nguồn ngữ liệu toán học thực tế và các công cụ đánh giá nhận thức (Sus-Cons) để xây dựng chương trình giáo dục tích hợp.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận tích hợp giáo dục phát triển bền vững vào những mạch kiến thức Toán học cụ thể nào?

Khóa luận tập trung khai thác và thiết kế bài dạy lồng ghép vào hai mạch kiến thức chính trong chương trình Toán 11:

  • Một số yếu tố Thống kê: Thu thập, lập bảng số liệu ghép nhóm và tính các số đặc trưng đo xu thế trung tâm (số trung bình, trung vị, mốt).
  • Hàm số mũ và Đạo hàm: Thiết lập mô hình bài toán thực tế dự báo sự gia tăng dân số và tốc độ biến thiên.

2. Các chỉ số môi trường và công cụ thực tế nào được sử dụng trong hoạt động trải nghiệm?

Tác giả sử dụng các chỉ số môi trường quốc tế gồm: Dấu chân sinh thái (Ecological Footprint - EF), Sức tải sinh học (Biocapacity - BC), Ngày Trái Đất vượt ngưỡng (Earth Overshoot Day), Dấu chân Carbon của sản phẩm (CFP), mục tiêu Net Zero 2050 theo ISO IWA 42:2022. Về công cụ thực tế, học sinh sử dụng nền tảng footprintcalculator.org để tính dấu chân cá nhân và phần mềm GeoGebra để vẽ đồ thị hàm số mũ.

3. Quy mô và địa bàn thực nghiệm sư phạm của đề tài được triển khai ở đâu?

Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại lớp 11A4 với 41 học sinh, Trường Trung học Thực hành Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, năm học 2023 - 2024, dưới sự hỗ trợ chuyên môn của giáo viên hướng dẫn thực tập sư phạm Hồ Văn Công.

4. Tác giả đánh giá sự thay đổi nhận thức của học sinh bằng phương pháp nào?

Tác giả sử dụng bộ công cụ đánh giá nhận thức tính bền vững (Sustainability Consciousness - Sus-Cons) gồm 27 câu hỏi theo thang đo Likert (từ 0 đến 5 điểm) để khảo sát trước và sau tác động trên 3 thành tố: Kiến thức (Knowledge), Thái độ (Attitude), Hành vi (Behavior) thuộc khía cạnh môi trường; kết hợp phiếu ghi nhận mức độ hứng thú (thang điểm 1-10) và phân tích các bài tập nhóm, bài thuyết trình của học sinh.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Dạy học Toán hướng đến sự phát triển bền vững" của sinh viên Lê Nguyễn Uyên Phương đã giải quyết một vấn đề sư phạm có tính thời sự cao trong bối cảnh triển khai Chương trình GDPT môn Toán 2018. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa khung lý luận ESD của UNESCO với các công cụ toán học phổ thông (Thống kê và Hàm số mũ), đề tài đã xây dựng thành công kịch bản thực hành trải nghiệm gắn liền với các bài toán sinh thái thực tiễn. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường Trung học Thực hành ĐHSP TP.HCM đã khẳng định tính khả thi của phương pháp, góp phần phát triển năng lực toán học gắn liền với việc nâng cao trách nhiệm xã hội và nhận thức bảo vệ môi trường cho học sinh.