Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn. Tổ chức dạy học khám phá nội dung hình học không gian với sự hỗ trợ của GeoGebra. Thực nghiệm sư phạm.
4 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Tổng quan nghiên cứu vấn đề Trên thế giới đã có rất nhiều công trình khoa học nghiên cứu về tác động của CNTT đối với công tác giáo dục nói chung và việc dạy học nói riêng. Thông qua các kết quả nghiên cứu, chúng ta có thể thấy tác động của CNTT đối với dạy học là rất lớn. Các nghiên cứu đã khẳng định: CNTT đã trở thành công cụ thúc đẩy nhận thức và kết quả học tập của HS, CNTT cho phép tạo ra tình huống học tập và thực hành ([13], [14]).
Việc sử dụng thích hợp CNTT có thể làm xúc tác cho sự thay đổi cả về nội dung và PPDH trong thế kỉ XXI [24]; CNTT cho phép người học nhiều cơ hội khám phá hơn việc chỉ lắng nghe và ghi nhớ; CNTT giúp HS dễ dàng thông tin liên lạc với các GV [30]; CNTT có thể giúp HS mở rộng và hiểu sâu sắc hơn nội dung kiến thức và hỗ trợ phát triển các kĩ năng tư duy cho HS ( [22], [23], [31]). Ronau và cộng sự [26] đã nghiên cứu, tổng hợp và kết luận: Trong bốn thập kỷ qua, các công nghệ kỹ thuật số như máy tính và phần mềm máy tính đều giúp nâng cao sự hiểu biết của HS mà không làm giảm đến kỹ năng tính toán của HS. và Botzer G [32]: Trong một lớp học có sử dụng CNTT, GV đóng vai trò then chốt, việc GV hiểu biết hay ứng dụng CNTT như thế nào có ảnh hưởng rất lớn đến việc tiếp thu của HS. Các công trình của Drijvers P.
(2010) [18], Guin và Trouche (1999) [19], Trouche (2004) [29] đều nhắc tới vấn đề cần phải phát triển tư duy thuật toán thông qua CNTT cho HS, bài học phải bao gồm các hoạt động và nhiệm vụ kích thích tư duy. Mới đây tại một hội thảo tại Việt Nam, ông Peter Van Gils, chuyên gia dự án Công nghệ thông tin trong giáo dục và quản lý nhà trường (ICTEM) đã một lần nữa khẳng định: “Chúng ta đang sống trong xã hội tri thức hay một xã hội thông tin. Điều này có nghĩa rằng những sản phẩm đầu ra mang tính công nghiệp trong 5 xã hội của chúng ta đã mất đi cái tầm quan trọng của nó. Thay vào đó là những “dịch vụ” và “những sản phẩm tri thức”.
Trong một xã hội như vậy, thông tin đã trở thành một loại hàng hóa cực kỳ quan trọng. Máy vi tính và những kĩ thuật liên quan đã phát triển với một tốc độ chóng mặt trong những năm gần đây và đóng vai trò chủ chốt trong việc lưu trữ và truyền tải tri thức. Chính từ thực tế này, việc các nhà trường phải đưa các kĩ năng công nghệ vào trong chương trình giảng dạy của mình là tất yếu. Bởi lẽ, một trường học mà không có công nghệ thông tin là một nhà trường không quan tâm gì tới các sự kiện đang xảy ra trong xã hội”.
Chính vì thế nhu cầu đổi mới PPDH nhằm đáp ứng yêu cầu đào tạo con người lao động sáng tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa (CNH- HĐH) đất nước trong thời đại công nghệ thông tin như hiện nay là thật sự cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu này, các nhà khoa học về giáo dục của nước ta như Nguyễn Bá Kim [7], Nguyễn Hữu Châu [1], Thái Duy Tuyên [11], Trần Kiều [6], Trần Bá Hoành [5],. đều khẳng định định hướng đổi mới PPDH trong giai đoạn hiện nay là: "Phương pháp dạy học cần hướng vào việc tổ chức cho HS học tập trong hoạt động và bằng hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo, được thực hiện độc lập hoặc trong hoạt động" [7]. Chính vì thế phương pháp dạy học khám phá có ứng dụng công nghệ thông tin là phương pháp phù hợp nhất để giải quyết thách thức này.
Gần đây, đã có một số công trình ở trong và ngoài nước dự án nghiên cứu về việc sử dụng phần mềm GeoGebra trong dạy học môn Toán ở trường phổ thông như „Các biện pháp sử dụng phần mềm GeoGebra trong dạy học chủ đề Hình học không gian ở trường trung học phổ thông‟ [3] của tác giả Bùi Minh Đức. Trần Trung nghiên cứu sử dụng phần mềm GeoGebra hỗ trợ giải bài toán thu hồi ở trường phổ biến [10]. Lê Minh Cường quan tâm đến việc rèn luyện cho sinh viên sư phạm ngành Toán kỹ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học môn Toán (trong đó có ứng dụng của phần mềm GeoGebra) [2]. Bên cạnh đó cũng có một số tác giả nước ngoài tập trung nghiên cứu để ứng dụng GeoGebra trong dạy học để so sánh các phân số, những yếu tố thành công của giải tích,… ở trường phổ 6 thông [4] và nghiên cứu về mức độ thành công khi sử dụng phần mềm GeoGebra trong dạy học môn Toán [5].
Dạy học khám phá không phải là một phương pháp dạy học mới, ở Việt Nam cũng như trên thế giới hiện đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp này như: - Đặng Khắc Quy [8], Vận dụng phương pháp dạy học khám phá có hướng dẫn trong chứng minh bất đẳng thức ở trường Trung học phổ thông, Trường ĐHSP Thái Nguyên, 2009. - Nguyễn Thị Hạnh Thúy [9], Vận dụng phương pháp dạy học khám phá trong dạy học phép biến hình lớp 11 Trung học phổ thông (Ban nâng cao), Trường ĐHGD - ĐHQGHN, 2011. - Hoàng Thị Mỹ Hạnh [4], Dạy học khám phá có hướng dẫn đối với chủ đề phương trình, bất phương trình mũ và logarit trong chương trình toán lớp 12 ban nâng cao, Trường ĐHGD - ĐHQGHN, 2012. - Lê Thị Bích Xuyên [12], Dạy học khám phá chủ đề ứng dụng của đạo hàm ở trường Trung học phổ thông, Trường ĐHGD - ĐHQGHN, 2014.
Trong các luận văn trên các tác giả đã nêu rõ được cơ sở lý luận của dạy học khám phá, xây dựng các tình huống dạy học giải toán theo hướng khám phá và tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi của đề tài và thu được những kết quả rất khả quan. Điều này chứng tỏ có thể áp dụng dạy học khám phá vào các nội dung dạy học cụ thể. Tuy nhiên trong các công trình trên đều rất ít đề cập đến khía cạnh ứng dụng công nghệ thông tin cũng như phần mềm GeoGebra để hỗ trợ việc dạy học. Như vậy hiện nay chưa có công trình nào nghiên cứu về việc sử dụng phần mềm GeoGebra trong việc hỗ trợ dạy học khám phá ở Hình học lớp 11 chương „Vec tơ và quan hệ vuông góc trong không gian” nên việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm GeoGebra trong phương pháp dạy học này sẽ giúp HS chủ động, tích cực hơn trong việc chiếm lĩnh tri thức nhằm nâng cao chất lượng học tập.
Phƣơng pháp dạy học khám phá 1. Khái niệm dạy học khám phá Về mặt lịch sử, thuật ngữ phương pháp dạy học khám khám phá (DHKP) được Plato đưa ra sau khi ông biết được nội dung cuộc đối thoại giữa Socrates và một nô lệ trẻ tuổi vào những năm cuối của thế kỷ 19. Trong những năm sau đó, phương pháp này được biết đến phổ biến là với tên gọi là “Phương pháp Socrates” [17]. Gần đây, Bruner [15] đã khẳng định: “Khám phá là một quá trình, một cách tiếp cận vấn đề hơn là một sản phẩm hay một phần kiến thức cụ thể”.
Do đó, phương pháp dạy học khám phá đã tập trung nhấn mạnh vào quá trình xây dựng một kiến thức cụ thể thay vì sản phẩm của nó. Ngoài ra, Moore [33] đã khẳng định “Học tập khám phá là học tập có chủ đích thông qua việc giải quyết vấn đề có giám sát, theo phương pháp suy luận khoa học”. Phương pháp này có mối quan hệ chặt chẽ với chương trình giảng dạy hiện đại tại nhiều quốc gia áp dụng việc dạy học dựa trên phương pháp khoa học. Do đó nó là cần thiết để tạo ra chất lượng dạy và học tốt.
Từ đó Moore đưa ra kết luận rằng, việc dạy học khám phá có thể được thực hiện theo mức độ, tùy thuộc vào giải pháp cho vấn đề. Đầu tiên, là ”Khám phá có hướng dẫn” tức là cần hướng dẫn HS khám phá một cách khoa học và chặt chẽ (Guided Discovery). Thứ hai, là ”Khám phá có sửa đổi” tức là một khám phá cần có một quy trình hướng dẫn phù hợp tùy từng loại đối tượng HS (Modified Discovery). Thứ ba, là ”Khám phá mở” tức là không có giới hạn đối với năng lực của HS (Open Discovery).
Do chúng ta chỉ tập trung vào năng lực của HS phổ thông nên mức độ dạy học khám phá được chọn trong luận văn này là ”Khám phá có hướng dẫn”. Để ngắn gọn trong luận văn này quy ước khái niệm dạy học khám phá chính là phương pháp dạy học ”Khám phá có hướng dẫn”. Khám phá có hướng dẫn là tên gọi của các hoạt động thực hành và suy luận để dẫn dắt người học đến một tập hợp dữ liệu hoặc phản hồi được xác định trước hoặc có thể dự đoán được [20]. Theo Bruner [15], khám phá có hướng dẫn là một 8 phương pháp dạy học dựa trên yêu cầu, một lý thuyết dạy học mang tính xây dựng trong một tình huống giải quyết vấn đề, trong đó học sinh (HS) sử dụng kiến thức và kinh nghiệm có sẵn của mình để tìm ra các sự kiện, mối tương quan và thực tế cần học.
Do đó, dạy học khám phá (khám phá có hướng dẫn) là một phương pháp giảng dạy có thể thu hút HS tích cực tìm kiến thức mới dựa trên kiến thức đã có dưới sự hướng dẫn của giáo viên (GV). Thông qua phương pháp này, sự tham gia của HS trong việc tìm kiếm các kiến thức về hình học không gian sẽ được cung cấp phù hợp. Đặc điểm dạy học khám phá Khác với khám phá trong nghiên cứu khoa học, khám phá trong dạy học không phải là một quá trình tự phát mà có sự hướng dẫn của GV. Trong đó người học đóng vai trò người phát hiện, còn người dạy đóng vai trò là người tổ chức các hoạt động.
Do vậy, dạy học khám phá có các đặc trưng sau: Dạy học khám phá không nhằm phát hiện ra những vấn đề mà loài người chưa biết, mà chỉ giúp HS khám phá lại các tri thức có trong chương trình môn học.