Dạy Học Toán Hướng Đến Sự Phát Triển Bền Vững

• Đề tài: Dạy Học Toán Hướng Đến Sự Phát Triển Bền Vững

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ DẠY HỌC TOÁN HƯỚNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG
• 1.1. Khái niệm sự phát triển bền vững
• 1.2. Giáo dục vì sự phát triển bền vững
• 1.3. Vai trò của giáo dục vì sự phát triển bền vững
• 1.4. Dạy học gắn với giáo dục phát triển bền vững
• 1.5. Nhận thức về sự phát triển bền vững
• 1.6. Các thang đánh giá, đo lường nhận thức về sự phát triển bền vững
• 1.7. Dạy học Toán hướng đến sự phát triển bền vững
• 1.7.1. Vai trò của Toán học đối với sự phát triển bền vững
• 1.7.2. Những đóng góp tiềm năng của Toán học đối với Giáo dục vì sự phát triển bền vững
• 1.7.3. Các nguyên tắc “nhúng” giáo dục vì sự phát triển bền vững vào dạy học Toán
• 1.7.4. Các chủ đề nội dung có tiềm năng để thực hiện giáo dục phát triển bền vững trong dạy học Toán
• 1.7.5. Các hướng dẫn và lưu ý của UNESCO về việc xây dựng hoạt động dạy học toán định hướng giáo dục vì sự phát triển bền vững
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC TOÁN THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC VÌ SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG
• 2.1. Cơ hội để lồng ghép vấn đề phát triển bền vững vào dạy học toán trong chương trình môn Toán và sách giáo khoa mới
• 2.2. Cơ hội từ các chương trình toàn cầu liên quan đến Phát triển bền vững có tiềm năng hỗ trợ xây dựng nội dung cho hoạt động thực hành và trải nghiệm môn Toán
• 2.2.1. Dấu chân sinh thái (Ecological footprint - EF). Dấu chân Carbon của sản phẩm (Carbon Footprint - CFP)
• 2.3. Nội dung kiến thức và vấn đề liên quan đến phát triển bền vững được lựa chọn
• 2.3.1. Nội dung “Một số yêu tố thiết kế”
• 2.3.2. Nội dung “Hàm số mũ” và “Đạo hàm”
• 2.4. Hoạt động thực hành và trải nghiệm môn Toán
• 2.4.1. Thiết kế hoạt động thực hành và trải nghiệm môn Toán theo định hướng giáo dục vì sự phát triển bền vững
• 2.4.2. Nội dung kịch bản hoạt động thực hành trải nghiệm. Phân tích kịch bản dựa trên các hướng dẫn của UNESCO khi lồng giáo dục vì sự phát triển bền vững vào dạy học Toán
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Giới thiệu thực nghiệm
• 3.2. Diễn tiến thực nghiệm
• 3.3. Một số biểu hiện về thay đổi nhận thức của học sinh đối với sự phát triển bền vững
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• 1. Phiếu đánh giá nhận thức phát triển bền vững (Đánh giá trước và sau khi tác động)
• 2. Câu hỏi đánh giá sự hứng thú của học sinh về việc học toán và giáo dục phát triển bền vững
• 3. Triligu dge và video để học sinh xem trước các vấn đề liên quan đến phát triển bền vững

I. Dạy học toán hướng đến PTBV Tổng quan và vai trò cốt lõi

Trong bối cảnh toàn cầu đối mặt với những thách thức cấp bách, dạy học toán hướng đến sự phát triển bền vững không còn là một khái niệm xa vời mà đã trở thành một định hướng giáo dục thiết yếu. Phương pháp này chuyển đổi môn Toán từ một lĩnh vực học thuật trừu tượng thành một công cụ mạnh mẽ để phân tích, diễn giải và giải quyết các vấn đề thực tiễn. Theo báo cáo “Tương lai chung của chúng ta” (1987), phát triển bền vững là sự phát triển đáp ứng nhu cầu hiện tại mà không làm tổn hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai. Nó được xây dựng trên ba trụ cột chính: Kinh tế - Xã hội - Môi trường. Việc tích hợp định hướng này vào môn Toán giúp trang bị cho học sinh không chỉ năng lực toán học mà còn cả tư duy phản biện và ý thức trách nhiệm của một công dân toàn cầu. Thay vì chỉ tập trung vào các công thức và thuật toán, học sinh được học cách sử dụng dữ liệu và thống kê để phân tích các vấn đề như biến đổi khí hậu, bất bình đẳng và tiêu thụ tài nguyên. Đây là nền tảng của giáo dục vì sự phát triển bền vững, một yêu cầu cấp thiết trong thế kỷ 21, nhằm nuôi dưỡng những thế hệ có khả năng kiến tạo một xã hội công bằng và bền vững.

1.1. Khái niệm cốt lõi về giáo dục vì sự phát triển bền vững

Theo UNESCO, giáo dục vì sự phát triển bền vững (ESD) trao quyền cho người học đưa ra các quyết định phù hợp và có trách nhiệm đối với sự toàn vẹn môi trường, phát triển kinh tế và công bằng xã hội. Mục tiêu của ESD là trang bị cho mỗi cá nhân kiến thức, kỹ năng, giá trị và thái độ để đóng góp vào một tương lai bền vững. Điều này đòi hỏi một sự thay đổi toàn diện trong phương pháp giảng dạy, vượt ra khỏi nội dung chương trình để kiến tạo một môi trường học tập có tính tương tác, nơi học sinh học cách tư duy hệ thống và liên kết các vấn đề với nhau.

1.2. Vai trò của toán học trong việc giải quyết vấn đề toàn cầu

Toán học cung cấp một ngôn ngữ chung và các công cụ phân tích không thể thiếu để hiểu được sự phức tạp của các thách thức toàn cầu. Thông qua mô hình hóa toán học, học sinh có thể dự báo xu hướng gia tăng dân số, đánh giá tác động của việc tiêu thụ tài nguyên, hay phân tích hiệu quả của các giải pháp năng lượng tái tạo. Nghiên cứu của Lê Nguyễn Uyên Phương (2024) nhấn mạnh, Toán học giúp học sinh "phân tích, suy luận và truyền đạt các khái niệm, cấu trúc và ý tưởng", từ đó chuẩn bị tốt hơn để đối mặt với các thách thức bền vững trong thế giới thực.

II. Thách thức dạy học toán truyền thống và nhu cầu đổi mới

Phương pháp dạy học toán truyền thống thường tập trung vào các kỹ năng tính toán thuần túy và các bài toán trừu tượng, ít có sự kết nối với thực tiễn. Điều này tạo ra một khoảng cách lớn giữa kiến thức trong sách vở và những vấn đề phức tạp của toán học và đời sống. Học sinh có thể thành thạo việc giải phương trình nhưng lại lúng túng khi phải áp dụng kiến thức đó để phân tích một biểu đồ về tiêu thụ năng lượng hay tính toán dấu chân carbon của một sản phẩm. Sự thiếu vắng bối cảnh thực tế làm giảm động lực học tập và hạn chế khả năng phát triển các năng lực bậc cao như giải quyết vấn đề và tư duy hệ thống. Theo nghiên cứu, cách tiếp cận này "phát triển ý tưởng rằng chỉ có một câu trả lời đúng cho bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến toán học và bối cảnh đó không quan trọng" (UNESCO, 2012). Để đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông 2018, việc đổi mới phương pháp, đưa các vấn đề cấp thiết như phát triển bền vững vào bài giảng là một nhu cầu tất yếu, giúp môn Toán trở nên ý nghĩa và phù hợp hơn với thế kỷ 21.

2.1. Sự thiếu kết nối giữa toán học và đời sống thực tiễn

Một trong những thách thức lớn nhất là việc các bài toán trong sách giáo khoa thường bị đơn giản hóa quá mức, thiếu đi sự phức tạp và đa chiều của các vấn đề trong đời sống. Điều này khiến học sinh khó nhận ra tính ứng dụng của toán học. Các vấn đề như công bằng xã hội, suy giảm đa dạng sinh học hay quản lý tài nguyên đòi hỏi một cách tiếp cận liên ngành và khả năng phân tích dữ liệu phức tạp, những kỹ năng mà toán học trừu tượng đơn thuần không thể cung cấp đầy đủ.

2.2. Hạn chế về năng lực tư duy phản biện và giải quyết vấn đề

Khi toán học chỉ được dạy như một tập hợp các quy tắc và công thức, học sinh sẽ thiếu đi cơ hội để phát triển tư duy phản biện. Các em được rèn luyện để tìm ra câu trả lời đúng thay vì đặt câu hỏi, khám phá các giải pháp thay thế, hay đánh giá tính hợp lệ của một lập luận dựa trên dữ liệu. Việc thiếu thực hành với các vấn đề thực tiễn cũng làm hạn chế khả năng giải quyết vấn đề một cách sáng tạo và linh hoạt của người học.

III. Phương pháp tích hợp 17 mục tiêu SDGs vào dạy học toán

Tích hợp 17 mục tiêu phát triển bền vững (SDGs) vào môn Toán không có nghĩa là thêm một chương mới, mà là "nhúng" các nguyên tắc và bối cảnh của chúng vào chương trình hiện có. Đây là một phương pháp dạy học tích cực, biến mỗi bài học thành một cơ hội để khám phá thế giới. Ví dụ, khi dạy về phần trăm và tỉ lệ, giáo viên có thể sử dụng dữ liệu thực tế về tỉ lệ đói nghèo trên thế giới (SDG 1). Khi học về hàm số mũ, học sinh có thể mô hình hóa sự lây lan của dịch bệnh (SDG 3) hoặc sự tăng trưởng dân số (SDG 11). Việc kết nối trực tiếp các khái niệm toán học với các mục tiêu toàn cầu giúp học sinh nhận thấy sự liên quan mật thiết giữa bài học và cuộc sống. Tài liệu của UNESCO khuyến nghị việc sử dụng các bối cảnh thực tế và phức tạp để dạy toán ở mọi cấp độ, tránh đơn giản hóa quá mức. Cách tiếp cận này không chỉ củng cố kiến thức toán mà còn nuôi dưỡng ý thức về giáo dục công dân toàn cầu, thúc đẩy học sinh trở thành những tác nhân tạo ra sự thay đổi.

3.1. Liên kết chương trình toán với các vấn đề kinh tế xã hội

Các chủ đề trong chương trình toán học có thể dễ dàng liên kết với các mục tiêu SDGs. Môn dữ liệu và thống kê có thể được dùng để phân tích sự bất bình đẳng thu nhập (SDG 10) hoặc tỉ lệ tiếp cận giáo dục của trẻ em gái (SDG 5). Các bài toán tối ưu hóa có thể áp dụng vào việc quản lý tài nguyên nước (SDG 6) hoặc quy hoạch đô thị bền vững (SDG 11). Việc sử dụng các ứng dụng toán học thực tế này làm cho bài học trở nên sống động và có ý nghĩa hơn.

3.2. Nguyên tắc nhúng ESD vào thiết kế bài giảng hiệu quả

Để "nhúng" ESD thành công, giáo viên cần tuân thủ một số nguyên tắc. Thứ nhất, lựa chọn các bối cảnh thực tế, phức tạp và có liên quan đến học sinh. Thứ hai, khuyến khích tư duy phản biện bằng cách đặt ra các câu hỏi mở và thảo luận về các quan điểm khác nhau. Thứ ba, thúc đẩy tích hợp liên môn, kết nối toán học với các lĩnh vực khác như khoa học, địa lý và kinh tế. Cách làm này đảm bảo rằng việc học không chỉ dừng lại ở con số mà còn phát triển một sự hiểu biết toàn diện về các hệ thống phức tạp trong xã hội.

IV. Hướng dẫn dạy học theo dự án Kết nối toán học và đời sống

Một trong những giải pháp hiệu quả nhất để thực hiện dạy học toán hướng đến sự phát triển bền vững là thông qua dạy học theo dự án (Project-Based Learning). Phương pháp này cho phép học sinh nhập vai thành những nhà nghiên cứu, trực tiếp thu thập, phân tích dữ liệu và đề xuất giải pháp cho một vấn đề thực tiễn. Thay vì giải các bài toán có sẵn, học sinh phải tự xác định vấn đề, lập kế hoạch, hợp tác nhóm và trình bày kết quả. Ví dụ, một dự án về "Dấu chân sinh thái" yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức thống kê để phân tích thói quen tiêu dùng của cộng đồng, từ đó đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động đến môi trường. Quá trình này không chỉ rèn luyện năng lực toán học mà còn phát triển các kỹ năng mềm quan trọng như giao tiếp, hợp tác và quản lý thời gian. Đây cũng là một hình thức của giáo dục STEM/STEAM, nơi toán học được kết nối chặt chẽ với khoa học, công nghệ và các vấn đề xã hội, tạo ra một trải nghiệm học tập toàn diện và sâu sắc.

4.1. Xây dựng dự án học tập từ các vấn đề phát triển bền vững

Việc lựa chọn chủ đề dự án là bước quan trọng đầu tiên. Các chủ đề nên xuất phát từ những vấn đề gần gũi và mang tính thời sự, ví dụ như quản lý rác thải nhựa tại địa phương, hiệu quả sử dụng năng lượng trong trường học, hoặc phân tích dữ liệu về an toàn thực phẩm. Những dự án này tạo cơ hội để học sinh áp dụng mô hình hóa toán học và các công cụ thống kê vào một bối cảnh cụ thể, giúp các em thấy rõ giá trị thực tiễn của kiến thức đã học.

4.2. Quy trình tổ chức và đánh giá một dự án toán học hiệu quả

Một dự án thành công đòi hỏi một quy trình rõ ràng: (1) Đặt vấn đề và hình thành câu hỏi dự án; (2) Lập kế hoạch thực hiện, phân công nhiệm vụ; (3) Thu thập và xử lý dữ liệu; (4) Phân tích, giải quyết vấn đề và xây dựng sản phẩm; (5) Báo cáo, trình bày và phản biện. Quá trình đánh giá cần tập trung không chỉ vào kết quả cuối cùng mà còn cả quá trình làm việc nhóm, khả năng vận dụng kiến thức và tư duy phản biện của học sinh trong suốt dự án.

V. Nghiên cứu thực tiễn Dự án Dấu chân sinh thái trong toán

Khóa luận của Lê Nguyễn Uyên Phương (2024) đã cung cấp một minh chứng rõ nét về hiệu quả của dạy học toán hướng đến sự phát triển bền vững thông qua một dự án thực nghiệm sư phạm. Dự án có chủ đề “Truy vết dấu chân và dự báo dân số” được triển khai cho học sinh lớp 11, yêu cầu các em vận dụng kiến thức về Thống kê, Hàm số mũ và Đạo hàm để giải quyết vấn đề. Học sinh được hướng dẫn sử dụng công cụ trực tuyến để tính toán "Dấu chân sinh thái" và "Dấu chân Carbon" của cá nhân, sau đó tiến hành thu thập dữ liệu từ 158 bạn học khác. Quá trình này giúp các em trực tiếp trải nghiệm việc thu thập, làm sạch và xử lý một bộ dữ liệu và thống kê thực tế. Từ đó, các em áp dụng các số đặc trưng đo xu thế trung tâm để phân tích mẫu số liệu và đưa ra những nhận xét có ý nghĩa về tác động của cộng đồng học sinh lên môi trường. Dự án này là một ví dụ điển hình về việc biến môn Toán thành một hoạt động khám phá đầy ý nghĩa.

5.1. Triển khai chủ đề Dấu chân sinh thái và Dấu chân Carbon

Trong dự án, học sinh được tiếp cận với các khái niệm thực tế như "Dấu chân sinh thái" (Ecological Footprint) và "Sức tải sinh học" (Biocapacity). Các em đã tự mình thu thập dữ liệu, đối mặt với các vấn đề như giá trị ngoại lai, dữ liệu nhập sai và phải tự đưa ra quyết định xử lý. Hoạt động này đã giúp các em hiểu sâu sắc hơn về sự cần thiết của việc ghép nhóm dữ liệu và ý nghĩa của các số đo thống kê, một ứng dụng toán học thực tế và trực quan.

5.2. Phân tích dữ liệu và dự báo dân số bằng công cụ toán học

Sau khi xử lý dữ liệu về dấu chân sinh thái, học sinh tiếp tục sử dụng hàm số mũ để mô hình hóa và dự báo sự gia tăng dân số. Các em đã dùng đạo hàm để tính toán tốc độ gia tăng dân số tại các thời điểm khác nhau. Việc kết hợp nhiều mảng kiến thức toán học trong một dự án tích hợp liên môn đã giúp học sinh nhận thấy sự liên kết chặt chẽ giữa các khái niệm tưởng chừng như rời rạc và vai trò của chúng trong việc phân tích các vấn đề phức tạp.

5.3. Kết quả Sự thay đổi nhận thức của học sinh sau dự án

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự thay đổi nhận thức rõ rệt ở học sinh sau khi tham gia dự án. Phân tích T-test cho thấy sự tác động có ý nghĩa thống kê (p<0.05) đối với nhận thức về khía cạnh môi trường. Học sinh không chỉ hứng thú hơn với môn học mà còn thể hiện sự quan tâm sâu sắc đến các vấn đề bền vững. Một học sinh chia sẻ: "Em nhận ra bản thân vẫn còn sử dụng năng lượng một cách lãng phí", cho thấy dự án đã thành công trong việc kết nối kiến thức với nhận thức và hành động cá nhân.

VI. Tương lai của dạy học toán Nâng cao năng lực công dân toàn cầu

Tương lai của giáo dục không chỉ là truyền thụ kiến thức mà còn là bồi dưỡng năng lực và phẩm chất cho công dân. Dạy học toán hướng đến sự phát triển bền vững chính là con đường để hiện thực hóa mục tiêu đó. Khi toán học được gắn kết với các vấn đề cấp thiết của nhân loại, nó sẽ trở thành một môn học truyền cảm hứng, thúc đẩy sự tò mò và sáng tạo. Cách tiếp cận này giúp hình thành một thế hệ người học có khả năng tư duy hệ thống, phân tích dữ liệu một cách critique và đưa ra quyết định dựa trên bằng chứng. Đây không chỉ là việc nâng cao năng lực toán học mà còn là quá trình xây dựng nền tảng cho giáo dục công dân toàn cầu. Một công dân toàn cầu cần hiểu được mối liên kết giữa các vấn đề địa phương và toàn cầu, tôn trọng sự đa dạng và có trách nhiệm với hành tinh. Môn Toán, khi được dạy đúng cách, sẽ là một công cụ không thể thiếu để trang bị những năng lực này, góp phần kiến tạo một tương lai bền vững và công bằng hơn cho tất cả mọi người.

6.1. Tổng kết lợi ích Phát triển năng lực toán học và tư duy hệ thống

Phương pháp này mang lại lợi ích kép. Về mặt học thuật, nó giúp học sinh hiểu sâu hơn các khái niệm toán học thông qua các ứng dụng toán học thực tế. Về mặt năng lực, nó phát triển toàn diện các kỹ năng của thế kỷ 21: tư duy phản biện, sáng tạo, hợp tác và giải quyết vấn đề. Học sinh học được cách nhìn nhận một vấn đề từ nhiều góc độ, hiểu được các mối quan hệ nhân quả phức tạp trong một hệ thống.

6.2. Kiến nghị và định hướng cho giáo dục toán học Việt Nam

Để nhân rộng mô hình này, cần có sự đầu tư vào việc đào tạo giáo viên, phát triển tài liệu và học liệu phù hợp với bối cảnh Việt Nam. Cần khuyến khích các phương pháp dạy học tích cực như dạy học theo dự án và tích hợp liên môn. Việc đưa các vấn đề về biến đổi khí hậu, quản lý tài nguyên và công bằng xã hội vào chương trình toán học sẽ góp phần thực hiện thành công các mục tiêu của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 và chiến lược phát triển bền vững quốc gia.