Tổng quan nghiên cứu
Trong bối cảnh đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục phổ thông theo chương trình GDPT 2018, việc phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh trở thành một yêu cầu cấp thiết. Theo báo cáo khảo sát tại ba Trung tâm Giáo dục Thường xuyên (TTGDTX) trên địa bàn thành phố Hải Phòng trong năm học 2022-2023, có khoảng 230 học sinh lớp 10 và 12 giáo viên tham gia nghiên cứu. Kết quả cho thấy, hơn 80% giáo viên đánh giá việc phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn là rất quan trọng, tuy nhiên chỉ khoảng 33% giáo viên thực sự quan tâm và áp dụng trong các giờ dạy. Học sinh cũng gặp nhiều khó khăn trong việc vận dụng kiến thức thống kê và xác suất vào thực tế, với gần 46% học sinh cho rằng phần này khó và trừu tượng.
Luận văn tập trung nghiên cứu dạy học chủ đề Thống kê và Xác suất (TKVXS) theo hướng phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh lớp 10 tại các TTGDTX thành phố Hải Phòng. Mục tiêu cụ thể là đề xuất và thực nghiệm các biện pháp sư phạm nhằm nâng cao năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn, góp phần cải thiện chất lượng dạy học môn Toán. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các lớp 10 tại ba TTGDTX trong năm học 2022-2023, với trọng tâm là nội dung TKVXS trong chương trình GDPT 2018.
Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Toán, giúp học sinh TTGDTX – vốn có nhiều khó khăn về học lực và hoàn cảnh – phát triển tư duy toán học, kỹ năng giải quyết vấn đề thực tiễn, từ đó nâng cao hiệu quả học tập và ứng dụng toán học trong đời sống. Đồng thời, kết quả nghiên cứu cũng góp phần bổ sung cơ sở lý luận và thực tiễn cho công tác đào tạo giáo viên Toán trong bối cảnh đổi mới giáo dục hiện nay.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình phát triển năng lực toán học, đặc biệt là năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn. Theo PISA (2015), năng lực này được hiểu là khả năng nhận biết vai trò của toán học trong cuộc sống, vận dụng tư duy toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách linh hoạt và sáng tạo. Chương trình GDPT 2018 cũng nhấn mạnh phát triển năng lực tư duy, giải quyết vấn đề, mô hình hóa và giao tiếp toán học cho học sinh.
Khung lý thuyết còn bao gồm mô hình bốn bước vận dụng toán học vào thực tiễn của Bùi Huy Ngọc: (1) Xây dựng bài toán thực tế, (2) Mô hình hóa toán học, (3) Giải quyết bài toán toán học, (4) Chuyển kết quả toán học sang lời giải thực tế. Ngoài ra, luận văn tập trung vào các thành tố năng lực vận dụng toán học gồm: nắm vững kiến thức và kỹ năng, chuyển đổi tình huống thực tế thành toán học, xây dựng và giải quyết mô hình toán học, kiểm tra và điều chỉnh mô hình.
Các khái niệm chuyên ngành như số đặc trưng đo xu thế trung tâm (trung bình cộng, trung vị, mốt), số đặc trưng đo mức độ phân tán (phương sai, độ lệch chuẩn), xác suất cổ điển, biến cố, không gian mẫu cũng được làm rõ để làm nền tảng cho việc phát triển năng lực vận dụng toán học.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp kết hợp nghiên cứu lý luận, khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm. Cụ thể:
Nguồn dữ liệu: Bao gồm các văn bản pháp luật, chương trình GDPT 2018, sách giáo khoa Toán lớp 10, các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về dạy học TKVXS và phát triển năng lực toán học. Dữ liệu khảo sát thu thập từ 12 giáo viên và 230 học sinh lớp 10 tại ba TTGDTX ở Hải Phòng.
Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích định lượng qua phiếu khảo sát, thống kê tần suất, tỷ lệ phần trăm, biểu đồ mô tả mức độ quan tâm, khó khăn và hiệu quả dạy học. Phân tích định tính qua phỏng vấn, quan sát và đánh giá của giáo viên, học sinh.
Thời gian nghiên cứu: Năm học 2022-2023, trong đó thực nghiệm sư phạm được tổ chức qua hai đợt dạy học tại các TTGDTX nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đề xuất.
Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lựa chọn ngẫu nhiên có chủ đích các giáo viên và học sinh lớp 10 tại ba TTGDTX đại diện cho thành phố Hải Phòng, đảm bảo tính đại diện và phù hợp với mục tiêu nghiên cứu.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm được thiết kế nhằm kiểm chứng các biện pháp phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn trong dạy học chủ đề TKVXS, qua đó thu thập số liệu kết quả học tập và đánh giá định tính từ giáo viên.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Nhận thức của giáo viên về năng lực vận dụng toán học: 100% giáo viên khảo sát cho rằng việc phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn là cần thiết, trong đó 66,7% đánh giá rất quan trọng. Tuy nhiên, chỉ 33,3% giáo viên thực sự quan tâm và áp dụng trong các giờ dạy. Khoảng 66,7% giáo viên sử dụng phương pháp truyền thống kết hợp công nghệ thông tin, còn lại 25% kết hợp thêm việc gắn kiến thức với thực tiễn.
Thực trạng dạy học chủ đề TKVXS: 50% giáo viên tự đánh giá truyền đạt đầy đủ kiến thức cơ bản, nhưng chỉ 16,7% chú trọng phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn. Việc thiết kế bài tập, đề kiểm tra theo hướng vận dụng toán học vào thực tế được 100% giáo viên đồng thuận.
Khó khăn trong phát triển năng lực: 58,4% giáo viên cho rằng việc phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn trong chủ đề TKVXS là khó hoặc rất khó. Nguyên nhân chính là do giáo viên chưa nắm chắc kiến thức TKVXS, thiếu kinh nghiệm khai thác tình huống thực tế, và áp lực thi cử khiến việc dạy học còn mang tính hình thức.
Nhận thức và thái độ của học sinh: Khoảng 83% học sinh nhận thấy TKVXS có ứng dụng thực tiễn nhiều hoặc rất nhiều, nhưng 46,1% cho rằng vận dụng kiến thức này vào thực tế là khó và trừu tượng. Học sinh còn hạn chế về kỹ năng tự học, giao tiếp toán học, tư duy và mô hình hóa, dẫn đến việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn còn yếu.
Kết quả thực nghiệm sư phạm: Qua hai đợt thực nghiệm tại ba TTGDTX, nhóm học sinh được áp dụng các biện pháp phát triển năng lực vận dụng toán học có kết quả kiểm tra trung bình cao hơn nhóm đối chứng khoảng 15-20%. Biểu đồ phân bố tần số điểm kiểm tra cho thấy sự cải thiện rõ rệt về khả năng giải quyết bài toán thực tiễn liên quan đến TKVXS.
Thảo luận kết quả
Kết quả nghiên cứu cho thấy sự đồng thuận cao về tầm quan trọng của việc phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn trong dạy học chủ đề TKVXS. Tuy nhiên, thực tế triển khai còn nhiều hạn chế do giáo viên chưa được đào tạo bài bản về phương pháp dạy học tích cực, thiếu tài liệu và ví dụ thực tế phong phú, cũng như áp lực thi cử khiến việc đổi mới phương pháp chưa sâu sắc.
Học sinh TTGDTX có đặc điểm riêng biệt với nhiều khó khăn về học lực, hoàn cảnh gia đình và tâm lý, do đó cần có phương pháp dạy học linh hoạt, gắn kết chặt chẽ giữa kiến thức và thực tiễn để tạo hứng thú và phát triển năng lực. Việc áp dụng các biện pháp sư phạm như củng cố kiến thức cơ bản, rèn luyện kỹ năng chuyển đổi ngôn ngữ tự nhiên sang toán học, gợi động cơ học tập từ tình huống thực tiễn, tập luyện phân tích mô hình và bổ sung bài toán thực tiễn trong kiểm tra đã chứng minh hiệu quả qua thực nghiệm.
So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả phù hợp với quan điểm rằng dạy học TKVXS cần phát triển năng lực toán học hóa tình huống thực tiễn, đồng thời sử dụng công nghệ thông tin và phương pháp dạy học tích cực để nâng cao hiệu quả. Việc trình bày dữ liệu qua biểu đồ, bảng phân bố tần số và phân tích định lượng giúp minh họa rõ nét sự khác biệt giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng, từ đó khẳng định tính khả thi của các biện pháp đề xuất.
Đề xuất và khuyến nghị
Củng cố kiến thức và kỹ năng cơ bản về TKVXS: Giáo viên cần tổ chức các hoạt động ôn tập, củng cố các khái niệm, công thức và kỹ năng tính toán cơ bản về thống kê và xác suất. Mục tiêu là giúp học sinh nắm chắc nền tảng để vận dụng vào thực tiễn. Thời gian thực hiện: trong suốt học kỳ đầu, chủ thể thực hiện là giáo viên bộ môn.
Rèn luyện kỹ năng chuyển đổi ngôn ngữ tự nhiên sang ngôn ngữ toán học: Tăng cường các bài tập, thảo luận nhóm giúp học sinh biết cách diễn đạt tình huống thực tế bằng ngôn ngữ toán học, từ đó xây dựng mô hình toán học phù hợp. Mục tiêu nâng tỷ lệ học sinh có thể mô hình hóa tình huống thực tế lên ít nhất 70% trong học kỳ. Chủ thể: giáo viên và học sinh.
Gợi động cơ học tập từ các tình huống thực tiễn: Sử dụng các ví dụ, bài toán thực tế gần gũi với cuộc sống, nghề nghiệp để kích thích sự hứng thú và chủ động học tập của học sinh. Mục tiêu tăng mức độ tích cực tham gia lên trên 80%. Thời gian: liên tục trong năm học, chủ thể: giáo viên.
Tập luyện phân tích, đánh giá và lựa chọn mô hình tối ưu: Hướng dẫn học sinh phân tích ưu nhược điểm của các mô hình toán học, phát hiện và sửa chữa sai sót, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn. Mục tiêu đạt tỷ lệ học sinh hoàn thành tốt các bài tập mô hình trên 60% sau mỗi đợt kiểm tra. Chủ thể: giáo viên và học sinh.
Bổ sung các bài toán thực tiễn trong kiểm tra, đánh giá: Thiết kế đề kiểm tra, bài tập có nội dung gắn với thực tiễn để đánh giá năng lực vận dụng toán học của học sinh một cách toàn diện. Mục tiêu là tăng tỷ lệ học sinh đạt yêu cầu năng lực vận dụng lên trên 75% trong các kỳ thi. Chủ thể: giáo viên bộ môn và ban giám hiệu.
Các giải pháp trên cần được triển khai đồng bộ, có sự phối hợp chặt chẽ giữa giáo viên, học sinh và nhà trường, đồng thời được hỗ trợ bởi các tài liệu, công cụ dạy học phù hợp. Việc đánh giá hiệu quả cần được thực hiện định kỳ để điều chỉnh kịp thời.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Giáo viên Toán Trung tâm Giáo dục Thường xuyên: Luận văn cung cấp các biện pháp sư phạm cụ thể, giúp giáo viên nâng cao hiệu quả dạy học chủ đề TKVXS, phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh có đặc điểm riêng biệt.
Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn: Các cơ quan quản lý giáo dục có thể tham khảo để xây dựng chính sách, chương trình đào tạo và bồi dưỡng giáo viên phù hợp với yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông.
Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Toán: Tài liệu là nguồn tham khảo quý giá về lý luận và thực tiễn dạy học TKVXS, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng nghiên cứu, giảng dạy.
Các trung tâm đào tạo giáo viên và tổ chức bồi dưỡng chuyên môn: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để thiết kế các khóa bồi dưỡng nâng cao năng lực dạy học tích cực, phát triển năng lực vận dụng toán học cho giáo viên.
Việc áp dụng kết quả nghiên cứu trong thực tế sẽ góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Toán, đặc biệt trong các môi trường giáo dục thường xuyên, nơi học sinh có nhiều khó khăn và đặc thù riêng.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao cần phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh TTGDTX?
Học sinh TTGDTX thường có học lực yếu, hoàn cảnh khó khăn và thiếu động lực học tập. Phát triển năng lực vận dụng toán học giúp các em hiểu rõ vai trò của toán học trong cuộc sống, tăng hứng thú học tập và khả năng giải quyết vấn đề thực tế, từ đó nâng cao chất lượng học tập và cơ hội nghề nghiệp.Các khó khăn chính của giáo viên khi dạy chủ đề TKVXS theo hướng phát triển năng lực là gì?
Giáo viên gặp khó khăn do chưa nắm chắc kiến thức TKVXS, thiếu kinh nghiệm khai thác tình huống thực tế, áp lực thi cử và phương pháp dạy học truyền thống còn chiếm ưu thế. Điều này làm hạn chế việc phát triển năng lực vận dụng toán học cho học sinh.Làm thế nào để học sinh có thể chuyển đổi tình huống thực tế sang ngôn ngữ toán học hiệu quả?
Cần rèn luyện kỹ năng quan sát, phân tích và lựa chọn thông tin quan trọng từ tình huống thực tế, đồng thời sử dụng ngôn ngữ toán học phù hợp để mô tả. Giáo viên nên tổ chức các hoạt động nhóm, bài tập thực hành và thảo luận để học sinh luyện tập kỹ năng này.Các biện pháp sư phạm nào được đề xuất để phát triển năng lực vận dụng toán học?
Luận văn đề xuất năm biện pháp chính: củng cố kiến thức cơ bản, rèn luyện kỹ năng chuyển đổi ngôn ngữ, gợi động cơ học tập từ thực tiễn, tập luyện phân tích và lựa chọn mô hình tối ưu, bổ sung bài toán thực tiễn trong kiểm tra đánh giá.Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy hiệu quả của các biện pháp như thế nào?
Kết quả thực nghiệm tại ba TTGDTX cho thấy nhóm học sinh được áp dụng các biện pháp có điểm kiểm tra trung bình cao hơn nhóm đối chứng khoảng 15-20%, đồng thời học sinh tích cực hơn trong việc vận dụng kiến thức TKVXS vào giải quyết các bài toán thực tiễn.
Kết luận
Luận văn đã làm rõ tầm quan trọng và thực trạng phát triển năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh lớp 10 tại các Trung tâm Giáo dục Thường xuyên thành phố Hải Phòng, đặc biệt trong chủ đề Thống kê và Xác suất.
Đã đề xuất và thực nghiệm thành công các biện pháp sư phạm thiết thực, phù hợp với đặc điểm học sinh TTGDTX, góp phần nâng cao hiệu quả dạy học và phát triển năng lực vận dụng toán học.
Kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện rõ rệt về kết quả học tập và thái độ học tập của học sinh khi áp dụng các biện pháp đổi mới.
Luận văn cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn quan trọng cho giáo viên, nhà quản lý và các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực giáo dục Toán, đặc biệt trong bối cảnh đổi mới chương trình GDPT 2018.
Đề nghị các đơn vị giáo dục tiếp tục triển khai, đánh giá và hoàn thiện các biện pháp này, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các chủ đề Toán học khác nhằm phát triển toàn diện năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh.
Quý độc giả và các nhà giáo dục được khuyến khích áp dụng các kết quả nghiên cứu này để nâng cao chất lượng dạy học, đồng thời đóng góp ý kiến phản hồi nhằm hoàn thiện hơn nữa các giải pháp phát triển năng lực toán học trong thực tiễn giáo dục hiện đại.