Dạy học chủ đề hàm số ở lớp 12 theo định hướng giáo dục STEM

Luận văn Đinh Thị Thơ 2021: Dạy học hàm số lớp 12 theo STEM tại Đại học Phạm Đinh Thị Thơ, Đại học Thái Nguyên

• Tác giả: Đinh Thị Thơ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Chí Thành
• Trường học: Đại học Thái Nguyên - Trường Đại học Sư phạm
• Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán
• Đề tài: Dạy học chủ đề hàm số ở lớp 12 theo định hướng giáo dục STEM
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo dục STEM cho hàm số lớp 12 hiện nay

Chương trình Toán học lớp 12 giữ vai trò then chốt trong bậc trung học phổ thông. Chủ đề hàm số cung cấp công cụ khảo sát biến thiên và tối ưu hóa hình học. Tuy nhiên, lối dạy truyền thống thường nặng về biến đổi đại số khô khan. Học sinh gặp khó khăn khi liên hệ đồ thị với các hiện tượng thực tế. Luận văn của tác giả Đinh Thị Thơ tại Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên năm 2021 mở ra hướng tiếp cận mới. Đề tài tập trung đổi mới phương pháp giảng dạy giải tích thông qua giáo dục STEM. Giáo dục STEM kết nối bốn lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Mô hình này đặt kiến thức giải tích vào bối cảnh chế tạo kỹ thuật cụ thể. Học sinh trực tiếp vận dụng đạo hàm, cực trị và bảng biến thiên để thiết kế sản phẩm. Cách tiếp cận này giúp bài học giải tích trở nên sinh động và trực quan. Người học hiểu sâu bản chất toán học thay vì chỉ ghi nhớ công thức máy móc. Nghiên cứu khẳng định vai trò cốt lõi của giáo dục STEM trong việc hiện đại hóa chương trình giáo dục phổ thông.

1.1. Khái niệm và mục tiêu cốt lõi của giáo dục STEM

Giáo dục STEM là mô hình giáo dục hiện đại. Phương thức này tích hợp kiến thức liên môn nhằm giải quyết các nhiệm vụ thực tiễn. Toán học đóng vai trò ngôn ngữ mô hình hóa và công cụ tính toán định lượng. Mục tiêu căn bản của STEM là bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo, kỹ năng giải quyết vấn đề và năng lực cộng tác. Đối với học sinh lớp 12, giáo dục STEM xóa bỏ khoảng cách giữa lý thuyết giải tích trừu tượng và thực tế kỹ thuật. Người học không chỉ giải các phương trình trên trang giấy. Học sinh còn sử dụng dữ liệu hàm số để tính toán thông số kỹ thuật, tối ưu chi phí và hoàn thiện thiết kế kỹ thuật.

1.2. Vị trí chủ đề hàm số trong chương trình THPT

Chủ đề hàm số là nền tảng cốt lõi trong giải tích lớp 12. Nội dung bao gồm tính đơn điệu, cực trị, giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất và đường tiệm cận của đồ thị. Những khái niệm này mang bản chất động và có tính ứng dụng cao. Toán học mô tả tốc độ thay đổi của các quá trình tự nhiên thông qua đạo hàm. Dạy học hàm số theo định hướng STEM giúp học sinh nhìn nhận đồ thị như sơ đồ vận hành của máy móc. Đồ thị không còn là những nét vẽ vô hồn trên mặt phẳng tọa độ phẳng. Kiến thức giải tích trở thành công cụ đắc lực giải bài toán thực tế đời sống.

II. Thực trạng dạy học hàm số lớp 12 theo giáo dục STEM

Khảo sát thực tiễn của đề tài tại các trường trung học phổ thông tỉnh Cao Bằng cho thấy nhiều bất cập. Đa số giáo viên vẫn ưu tiên luyện kỹ năng giải toán trắc nghiệm phục vụ thi cử. Việc dạy học chủ yếu xoay quanh các dạng bài biến đổi biểu thức đại số. Học sinh ghi nhớ công thức khảo sát đồ thị một cách thụ động. Nhiều em đạt điểm số cao nhưng hoàn toàn lúng túng khi gặp bài toán thực tế. Khi gặp các hiện tượng vật lý hoặc kỹ thuật có chứa tham số hàm, học sinh thiếu khả năng mô hình hóa toán học. Đội ngũ giáo viên gặp rào cản lớn về thời gian và cơ sở vật chất. Giáo viên chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn thiết kế bài học STEM môn Toán chuẩn mực. Sự phối hợp liên môn giữa giáo viên Toán, Vật lý, Tin học và Công nghệ còn rất lỏng lẻo. Học sinh thiếu môi trường trải nghiệm chế tạo và kiểm chứng kết quả bằng thực nghiệm. Nghiên cứu của tác giả Đinh Thị Thơ chỉ rõ nhu cầu cấp thiết phải đổi mới cấu trúc bài giảng để khơi dậy năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo.

2.1. Rào cản phương pháp trong dạy học giải tích lớp 12

Thói quen dạy học truyền thống tạo ra lối mòn tư duy khó thay đổi. Giáo viên chủ yếu thuyết trình một chiều và giao bài tập mẫu lặp lại. Thời lượng phân bổ cho từng tiết học trên lớp bị hạn chế. Áp lực từ các kỳ thi tốt nghiệp trung học phổ thông khiến lớp học nặng tính lý thuyết. Học sinh tập trung ghi nhớ thuật toán khảo sát hàm số để bấm máy tính cầm tay. Tư duy thực nghiệm và kỹ năng phát hiện vấn đề kỹ thuật bị xem nhẹ. Các bài toán ứng dụng trong sách giáo khoa hiện hành còn mang tính giả định xa rời thực tế đời sống. Học sinh không thấy được giá trị thực sự của đạo hàm và đồ thị.

2.2. Khó khăn về thiết bị và nguồn lực tổ chức STEM

Cơ sở vật chất tại nhiều trường trung học miền núi còn thiếu thốn nghiêm trọng. Các phòng thực hành Toán học chuyên biệt hầu như chưa tồn tại. Việc chuẩn bị nguyên vật liệu và công cụ chế tạo đòi hỏi kinh phí bổ sung. Giáo viên phải tự bỏ nhiều thời gian cá nhân để nghiên cứu kịch bản dạy học liên môn. Sự phối hợp giữa các tổ bộ môn Khoa học tự nhiên gặp khó khăn do thời khóa biểu cố định. Công tác kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực chưa có khung barem đồng bộ. Ban giám hiệu các trường chưa có cơ chế khen thưởng và khuyến khích giáo viên sáng tạo. Những trở ngại này làm chậm tiến trình đổi mới giáo dục.

III. Giải pháp giáo dục STEM cho hàm số lớp 12 hiệu quả cao

Luận văn của Đinh Thị Thơ đề xuất quy trình xây dựng bài học STEM gồm năm bước chuẩn mực. Bước một, giáo viên lựa chọn chủ đề gắn liền với thực tiễn đời sống và văn hóa địa phương. Bước hai, giáo viên xác định vấn đề kỹ thuật cần giải quyết để giao nhiệm vụ cho học sinh. Bước ba, học sinh nghiên cứu kiến thức nền về hàm số và đề xuất giải pháp thiết kế mô hình. Bước tư, các nhóm tiến hành chế tạo mô hình thử nghiệm và ghi nhận thông số thực tế. Bước năm, học sinh chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh bản thiết kế. Điểm đột phá trong nghiên cứu là dự án 'Thiết kế mô hình cọn nước' tại Cao Bằng. Học sinh vận dụng kiến thức đồ thị hàm số và chuyển động tròn để tối ưu hóa lưu lượng nước múc lên ruộng bậc thang. Toán học biến thành công cụ định lượng kích thước nan guồng, góc nghiêng ống múc và vận tốc quay. Học sinh làm việc theo nhóm, tự tay cắt ghép vật liệu và đo đạc dữ liệu thực địa. Phương pháp này nâng cao hứng thú học tập và khắc sâu kiến thức giải tích một cách tự nhiên.

3.1. Quy trình thiết kế bài học STEM theo 5 bước sư phạm

Quy trình năm bước đảm bảo tính sư phạm chặt chẽ và tính khả thi trong thực tế. Bước khởi động kích hoạt sự tò mò thông qua tình huống kỹ thuật cụ thể. Học sinh làm chủ quá trình lĩnh hội kiến thức nền tảng về hàm số. Tiếp theo, học sinh áp dụng kiến thức để phác thảo sơ đồ kỹ thuật chi tiết. Quá trình chế tạo thử nghiệm thúc đẩy kỹ năng vận động và tư duy công nghệ. Học sinh đối chiếu số liệu tính toán lý thuyết với thực tế vận hành. Cuối cùng, các nhóm thuyết trình, phản biện khoa học và cải tiến sản phẩm. Tiến trình này giúp học sinh phát triển năng lực tư duy toán học toàn diện.

3.2. Ứng dụng dự án cọn nước tối ưu hóa toán học

Dự án chế tạo cọn nước gắn liền văn hóa các dân tộc Cao Bằng vào tiết học giải tích. Học sinh giải bài toán tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của độ cao ống múc nước. Đường đi của giọt nước được mô hình hóa qua đồ thị hàm số giải tích. Học sinh tính toán góc nghiêng nhằm giảm thiểu lượng nước rơi rớt khi guồng quay. Quá trình gia công guồng nước từ tre, nứa rèn luyện kỹ năng thực hành kỹ thuật. Các nhóm học sinh tự tìm tòi giải pháp cân bằng trọng tâm bánh xe nước. Bài học biến công thức toán học trừu tượng thành công cụ lao động thực tiễn sống động.

IV. Kết luận về giáo dục STEM cho hàm số lớp 12 thực tiễn

Kết quả thực nghiệm sư phạm trong luận văn của Đinh Thị Thơ khẳng định tính hiệu quả vượt trội của mô hình. Học sinh tham gia lớp học STEM thể hiện sự tiến bộ rõ rệt về năng lực tư duy giải tích. Tỷ lệ học sinh đạt điểm khá, giỏi trong các bài kiểm tra khảo sát hàm số tăng cao so với nhóm đối chứng. Quan trọng hơn, học sinh hình thành kỹ năng làm việc nhóm, giao tiếp và phản biện khoa học. Người học biết cách đặt câu hỏi và tự tìm phương án kỹ thuật khả thi. Đề tài cung cấp tài liệu tham khảo giá trị cho giáo viên phổ thông tại Thái Nguyên, Cao Bằng và các tỉnh miền núi phía Bắc. Mô hình chứng minh tính khả thi của việc tích hợp STEM vào chương trình môn Toán hiện hành mà không làm xáo trộn thời lượng môn học. Hướng nghiên cứu mở ra triển vọng nhân rộng cho các chủ đề khác như hình học không gian và tích phân. Đây là đóng góp thiết thực cho quá trình đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông theo Chương trình 2018.

4.1. Hiệu quả phát triển phẩm chất và năng lực học sinh

Dạy học STEM mang lại chuyển biến tích cực trong nhận thức của học sinh lớp 12. Học sinh chủ động tiếp cận kiến thức toán học và rèn luyện tư duy phản biện. Năng lực giải quyết vấn đề phức tạp được củng cố thông qua các thử nghiệm sai và sửa. Hoạt động nhóm bồi dưỡng tinh thần trách nhiệm, kỷ luật và kỹ năng tương tác xã hội. Niềm say mê nghiên cứu khoa học kỹ thuật được khơi dậy tự nhiên. Học sinh không còn cảm thấy áp lực nặng nề trước các bài toán giải tích trừu tượng. Thái độ học tập tích cực giúp nâng cao kết quả học tập môn Toán lâu dài.

4.2. Khuyến nghị nhân rộng mô hình STEM trong trường THPT

Các trường trung học phổ thông cần chủ động xây dựng kế hoạch giáo dục linh hoạt. Nhà trường cần khuyến khích các tổ chuyên môn phối hợp liên ngành Toán - Lý - Tin - Hóa. Giáo viên cần được tập huấn bài bản về kỹ năng thiết kế bài học STEM định kỳ. Các cấp quản lý giáo dục cần đầu tư không gian sáng tạo và trang thiết bị thực hành cơ bản. Tiêu chí kiểm tra đánh giá cần đa dạng hóa qua sản phẩm và báo cáo dự án kỹ thuật. Giáo viên nên tiếp tục khai thác các yếu tố văn hóa địa phương vào bài giảng môn Toán. Cách làm này vừa bảo tồn văn hóa vừa nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chuyển đổi phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học đang là nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục Việt Nam, đặc biệt sau khi Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg năm 2017 và Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH năm 2020. Dù vậy, tại nhiều địa phương miền núi, việc giảng dạy môn Toán ở cấp trung học phổ thông vẫn còn nặng tính lý thuyết hàn lâm. Khảo sát thực tế tại cơ sở chỉ ra rằng có tới 62% học sinh cảm thấy môn Toán khó hoặc rất khó, đồng thời 87,3% học sinh chưa từng tiếp cận các bài giảng tích hợp liên môn. Vấn đề nghiên cứu đặt ra là làm thế nào để khắc phục tính trừu tượng của mạch kiến thức giải tích lớp 12, giúp người học nhận ra giá trị thực tiễn của toán học trong đời sống sinh hoạt và sản xuất.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu cơ sở lý luận, đánh giá thực trạng và thiết kế tiến trình dạy học chủ đề hàm số lớp 12 theo định hướng giáo dục STEM gắn liền với bản sắc văn hóa địa phương. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2020 - 2021 tại tỉnh Cao Bằng với sự tham gia của 30 giáo viên và 150 học sinh lớp 12 thuộc 7 trường trung học phổ thông trên địa bàn. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài được khẳng định qua các chỉ số tích cực: 80% giáo viên đánh giá phương pháp này nâng cao hiệu quả tiếp thu bài học, và 70% giáo viên khẳng định tính khả thi vượt trội khi áp dụng mô hình bài học STEM vào chủ đề hàm số lớp 12.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng nền tảng của thuyết kiến tạo cùng lý thuyết dạy học tích hợp liên ngành do Tsupros cũng như Gonzalez và Kuenzi khởi xướng. Về mô hình tổ chức, luận văn áp dụng chu trình thiết kế kỹ thuật khép kín theo mô hình xoắn ốc kết hợp tiến trình bài học STEM 5 bước chuẩn mực: xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất và lựa chọn giải pháp, chế tạo thử nghiệm mô hình, chia sẻ và điều chỉnh thiết kế. Hệ thống lý luận làm sáng tỏ 4 khái niệm cốt lõi bao gồm: giáo dục STEM liên môn kết hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học; năng lực tư duy hàm số; năng lực mô hình hóa toán học; và năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn. Nghiên cứu xác lập vị trí trọng tâm của môn Toán như một công cụ định lượng chính xác giúp tối ưu hóa các giải pháp kỹ thuật và công nghệ đời sống.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua hệ thống phiếu điều tra chuyên sâu kết hợp phỏng vấn trực tiếp và dự giờ thực nghiệm trong năm học 2020 - 2021. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 30 giáo viên môn Toán tại 7 trường trung học phổ thông và 150 học sinh lớp 12 tại 5 trường trung học phổ thông trên địa bàn tỉnh Cao Bằng, tiêu biểu như Trường THPT Thành phố Cao Bằng với 9 giáo viên và 50 học sinh, Trường THPT Hòa An với 5 giáo viên và 30 học sinh, Trường THPT Hạ Lang với 4 giáo viên và 20 học sinh.

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng thuận tiện, bảo đảm tính đại diện đồng đều giữa các trường ở khu vực trung tâm đô thị và các trường huyện vùng sâu vùng xa. Phương pháp phân tích dữ liệu kết hợp thống kê mô tả định lượng để xử lý tần số, tỷ lệ phần trăm và phương pháp phân tích định tính đánh giá thái độ học tập. Lý do lựa chọn kết hợp hai phương pháp này là nhằm phản ánh khách quan thực trạng nhận thức của giáo viên và học sinh, đồng thời đo lường chính xác mức độ chuyển biến năng lực của học sinh trước và sau khi tham gia bài học thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả khảo sát đã làm rõ khoảng cách đáng kể giữa nhận thức lý thuyết và thực tiễn triển khai giáo dục liên môn tại trường phổ thông:

• Nhận thức và thực tiễn đào tạo còn nhiều bất cập: Dù có 63,3% giáo viên từng tham gia các khóa bồi dưỡng về STEM, nhưng có tới 76,7% giáo viên chưa từng tổ chức hoạt động ngoại khóa môn Toán theo định hướng này, và 40,0% trường học chưa từng triển khai dạy học STEM cho học sinh.
• Người học còn bỡ ngỡ nhưng có tiềm năng tiếp nhận rất lớn: Có 87,3% học sinh chưa từng nghe về dạy học STEM môn Toán và 64,0% chưa từng tham gia hoạt động trải nghiệm STEM; tuy nhiên có tới 60,0% học sinh cảm thấy chủ đề hàm số lớp 12 thú vị và 80,0% giáo viên nhận định STEM giúp nâng cao rõ rệt hiệu quả học tập.
• Tính tương thích vượt trội của nội dung chuyên môn: Có 70,0% giáo viên đồng thuận khẳng định mạch kiến thức hàm số lớp 12 hoàn toàn phù hợp để xây dựng bài học STEM, tiêu biểu là dự án thiết kế mô hình cọn nước truyền thống của đồng bào miền núi.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến việc giáo viên còn e ngại triển khai dạy học STEM xuất phát từ áp lực thi cử theo hình thức trắc nghiệm tốt nghiệp trung học phổ thông, sự thiếu thốn tài liệu hướng dẫn cụ thể và điều kiện cơ sở vật chất vùng cao còn nhiều hạn chế với sĩ số đông khoảng 40 học sinh mỗi lớp. Những phát hiện này hoàn toàn trùng khớp với các công trình nghiên cứu của Josh Brown và Lê Xuân Quang khi bàn về rào cản thời gian và tính liên môn trong đào tạo giáo viên phổ thông.

Để tối ưu hóa việc phân tích sư phạm, các dữ liệu thực trạng có thể được hệ thống hóa trực quan thông qua biểu đồ cột kép so sánh tỷ lệ 63,3% giáo viên được tập huấn với 76,7% giáo viên chưa từng thực hiện, kết hợp biểu đồ hình quạt minh họa tỷ lệ 87,3% học sinh hoàn toàn xa lạ với khái niệm STEM. Việc lựa chọn thiết kế mô hình cọn nước tại Độc Lập hay Phong Nặm vào giảng dạy hàm số đã biến các công thức đạo hàm và bài toán cực trị trừu tượng thành các thông số kỹ thuật trực quan, chứng minh giá trị to lớn của việc tích hợp tri thức địa phương vào bài học.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm mở rộng việc áp dụng dạy học hàm số theo định hướng STEM tại các trường trung học phổ thông, bốn giải pháp trọng tâm cần được thực hiện đồng bộ:

• Xây dựng và chuẩn hóa ngân hàng bài học STEM hàm số lớp 12 với mục tiêu 100% giáo viên Toán trung học phổ thông toàn tỉnh được tiếp cận ít nhất 3 giáo án chuyên đề mẫu chi tiết; tiến độ triển khai hoàn thành trong 6 tháng đầu năm 2022; chủ thể điều hành là Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Cao Bằng phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên.
• Thiết lập và duy trì mô hình câu lạc bộ STEM liên môn tại các nhà trường với chỉ tiêu tối thiểu 80% các trường trung học phổ thông tổ chức sinh hoạt định kỳ 2 lần mỗi tháng; thời gian thực hiện bắt đầu từ năm học 2022 - 2023; đơn vị phụ trách trực tiếp là Ban giám hiệu cùng tổ chuyên môn Toán và Công nghệ.
• Cải tiến quy trình kiểm tra và đánh giá kết quả học tập bằng cách dành từ 15% đến 20% thang điểm đánh giá thường xuyên cho các sản phẩm dự án STEM thực hành; lộ trình áp dụng ngay từ học kỳ 1 năm học 2022; chủ thể thực hiện là tổ chuyên môn Toán các trường phổ thông.
• Đầu tư cơ sở vật chất thực hành và định kỳ tổ chức ngày hội STEM Math với chỉ tiêu huy động 100% học sinh khối 12 tham gia chế tạo hoặc thuyết trình sản phẩm; thời gian tổ chức vào tháng 3 hằng năm; đơn vị chủ trì là Đoàn thanh niên nhà trường phối hợp với nguồn lực tài trợ xã hội hóa.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Giáo viên giảng dạy môn Toán cấp trung học phổ thông: Cung cấp quy trình bài bản cùng giáo án chi tiết về mô hình cọn nước để thầy cô triển khai dạy học các bài toán khảo sát hàm số, cực trị và giá trị lớn nhất nhỏ nhất trong 3 đến 4 tiết học chính khóa.
• Cán bộ quản lý giáo dục tại các Sở và Phòng Giáo dục và Đào tạo: Cung cấp nguồn số liệu thực chứng từ 30 giáo viên và 150 học sinh để xây dựng kế hoạch bồi dưỡng chuyên môn STEM phù hợp với đặc thù vùng cao.
• Sinh viên và học viên cao học ngành Sư phạm Toán: Cung cấp tài liệu tham khảo học thuật chuẩn mực về khung nghiên cứu thực nghiệm và phương pháp tích hợp liên ngành theo định hướng Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.
• Chuyên gia phát triển chương trình và tác giả biên soạn sách giáo khoa: Cung cấp góc nhìn thực tiễn về việc kết hợp văn hóa kỹ thuật bản địa vào nội dung sách giáo khoa Toán cấp trung học phổ thông một cách tự nhiên và sinh động.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao chủ đề hàm số lớp 12 lại đặc biệt thích hợp để triển khai giáo dục STEM? Chủ đề hàm số chiếm hơn 30% nội dung giải tích lớp 12, cung cấp các công cụ toán học nền tảng như đạo hàm, cực trị và tích phân. Đây là các công cụ toán học cần thiết để giải quyết bài toán tối ưu hóa trong kỹ thuật, ví dụ như tính toán góc nghiêng máng múc để cọn nước đạt lưu lượng nước lớn nhất.

Khó khăn lớn nhất của giáo viên vùng cao khi triển khai bài giảng STEM môn Toán là gì? Khảo sát 30 giáo viên cho thấy 76,7% thầy cô chưa từng tổ chức dạy học STEM do quỹ thời gian eo hẹp, áp lực ôn thi trắc nghiệm và sĩ số đông khoảng 40 học sinh mỗi lớp. Ngoài ra, giáo viên còn thiếu tài liệu hướng dẫn tích hợp kiến thức cơ học và công nghệ vào môn Toán.

Mô hình cọn nước tích hợp những kiến thức môn học cụ thể nào trong chương trình? Dự án cọn nước tích hợp 4 yếu tố liên môn: Toán học với khảo sát hàm số lượng giác và đạo hàm tìm cực trị; Khoa học với lực đẩy chất lưu và động năng dòng nước; Kỹ thuật với quy trình gia công khung quay bằng tre nứa; và Công nghệ với hệ thống tưới tiêu ruộng bậc thang truyền thống.

Dạy học STEM có ảnh hưởng tiêu cực đến kết quả thi tốt nghiệp trung học phổ thông không? Phương pháp này không làm ảnh hưởng mà còn củng cố năng lực giải toán của học sinh. Khảo sát khẳng định 80,0% giáo viên công nhận dạy học STEM giúp học sinh hiểu sâu bản chất toán học, từ đó giải quyết chính xác các câu hỏi vận dụng cao trong đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông.

Thời lượng tổ chức một bài học STEM hàm số cọn nước thường kéo dài bao lâu? Tiến trình bài học được thiết kế linh hoạt theo quy trình 5 bước chuẩn của Bộ Giáo dục và Đào tạo, thường được phân bổ trong 3 đến 4 tiết học trên lớp kết hợp nhiệm vụ chế tạo mô hình tại nhà của các nhóm học sinh trong thời gian từ 1 đến 2 tuần.

Kết luận

Nghiên cứu về dạy học chủ đề hàm số ở lớp 12 theo định hướng giáo dục STEM đã giải quyết hiệu quả những hạn chế của phương pháp dạy học truyền thống tại các trường trung học phổ thông miền núi. Kết quả nghiên cứu đúc kết 5 giá trị trọng tâm:

• Hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục STEM liên môn theo định hướng đổi mới căn bản và toàn diện của ngành giáo dục.
• Khảo sát thực trạng giảng dạy tại 7 trường trung học phổ thông trên địa bàn tỉnh Cao Bằng với 180 mẫu điều tra thực tế.
• Xây dựng thành công tiến trình 5 bước dạy học chủ đề hàm số gắn liền với mô hình cọn nước truyền thống.
• Khẳng định tính hiệu quả khi có 80,0% giáo viên đánh giá phương pháp giúp học sinh phát triển năng lực toán học vượt bậc.
• Đề xuất hệ thống giải pháp đồng bộ về quản lý, tập huấn chuyên môn và đổi mới kiểm tra đánh giá cho năm học 2022 và các giai đoạn tiếp theo.

Đóng góp cốt lõi của luận văn là biến tri thức giải tích trừu tượng thành các sản phẩm kỹ thuật thân thuộc, bồi dưỡng niềm say mê sáng tạo khoa học cho thế hệ trẻ. Trong thời gian tới của năm 2022, mô hình bài học này cần được nhân rộng đến nhiều trường phổ thông trên toàn quốc. Các thầy cô giáo và nhà nghiên cứu hãy chủ động áp dụng quy trình sư phạm này để đổi mới phương pháp giảng dạy môn Toán ngay hôm nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu”, “Kết luận”và “Danh mục tài liệu tham khảo”, nội dung chính của luận văn đƣợc trình bày trong ba chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn. Chƣơng 2: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề hàm số ở lớp 12 theo định hƣớng giáo dục STEM. Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm. 4 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.

STEM và giáo dục STEM 1. Khái niệm STEM Theo [13], từ khóa STEM đƣợc sử dụng lần đầu tiên từ những năm 2000 bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation - NSF)’ một cơ quan của chính phủ Hoa Kì với mục đích hỗ trợ nghiên cứu GD và các ngành khoa học kĩ thuật cơ bản ở tất cả các lĩnh vực y tế. Đó là từ viết tắt bởi bốn chữ cái đầu tiên trong tổ hợp các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). S- Science (Khoa học) hiểu đơn giản là những gì liên quan đến viện tìm hiểu và khám phá thế giới tự nhiên.

Ở trƣờng học từ cấp tiểu học cho đến trung học phổ thông và đại học, có rất nhiều môn học nghiên cứu về thế giới tự nhiên nhƣ: vật lí, hóa học, sinh học, thiên văn học,địa chất. Các lĩnh vực của công nghệ, kĩ thuật có mối quan hệ chặt chẽ, bổ trợ cho nhau. Toán học cung cấp một thứ 5 ngôn ngữ chính xác cho Công nghệ, Khoa học và Kĩ thuật. Phát triển công nghệ, chẳng hạn nhƣ công nghệ máy tính cũng giúp ích rất nhiều cho Toán học, cũng nhƣ sự phát triển của toán học thƣờng tạo ra những sáng kiến đổi mới trong công nghệ.

STEM đƣợc hiểu là sự kết hợp giữa bốn ngành Khoa học, công nghệ, Kĩ thuật và Toán học thành một môn học mới, ở đó ngƣời học có cơ hội để tiếp cận với thế giới trên nhiều khía cạnh hơn là chỉ đƣợc học từng phần kiến thức riêng rẽ và thực hành về nó [7]. STEM là một chƣơng trình giảng dạy đƣa trên ý tƣởng trang bị cho ngƣời học những kiến thức, kỹ năng liên quan đến (các lĩnh vực) Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và ngƣời học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. Giáo dục STEM Về định nghĩa GD STEM cũng có nhiều quan điểm khác nhau ở các quốc gia và lĩnh vực: - Quan điểm thứ nhất có thể kể đến là việc coi giáo dục STEM phƣơng pháp tiếp cận liên môn, liên ngành trong quá trình học mà ở đó việc học các khái niệm thuật ngữ khoa học đƣợc kết hợp với những bài học thực tế. Theo quan điểm này có thể kể đến Tsupros N, R.

Theo cách thức này HS đƣợc khuyến khích áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào trong các bối cảnh cụ thể giúp kết nối giữa trƣờng học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu. Từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM. Cũng theo quan điểm này nhà trƣờng cần thiết phải tiến hành các liên kết với cộng đồng và doanh nghiệp để cùng tạo ra môi trƣờng thực tiễn giúp HS có điều kiện áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và Toán vào thực tiễn, nhờ đó phát triển những hiểu biết về STEM và giúp tăng năng lực cạnh trang trong nền kinh tế mới.