Tổng quan luận án
Công trình khoa học được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Nguyễn Trần Lâm với đề tài "Dạy học Toán cho học sinh trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh theo định hướng bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức", chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán (mã số: 9.11), bảo vệ tại Trường Đại học Vinh năm 2019 dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Văn Thuận và GS. Đào Tam.
Bối cảnh thực tiễn của luận án xuất phát từ yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục nhằm chuyển từ truyền thụ kiến thức sang hình thành và phát triển năng lực người học trong thế kỷ XXI. Như tác giả dẫn lời của GS. Nguyễn Cảnh Toàn: trong thực trạng dạy học phổ thông, tư duy và tính cách của con người đang bị chìm đi trong kiến thức; tính chủ động trong chiếm lĩnh tri thức chưa được khai thác triệt để, vai trò trung tâm của học sinh chưa được phát huy đầy đủ. Bên cạnh đó, tri thức khoa học không phải là điều có thể trao ngay trọn vẹn mà cần được cài đặt vào các tình huống sư phạm để học sinh tự trải nghiệm và tiếp nhận. Học sinh trung học phổ thông (THPT) chuyên các môn Khoa học tự nhiên (Lí, Hóa, Sinh) có đặc thù sở hữu động cơ, tư duy thực nghiệm và khả năng tiếp thu nhanh, cần công cụ toán học để học tốt môn chuyên; tuy nhiên, các em thường quen giải các bài toán thuần túy hàn lâm, gặp lúng túng khi giải quyết các vấn đề chứa yếu tố thực nghiệm, liên môn, mô hình hóa toán học. Khoảng trống nghiên cứu được chỉ ra là: mặc dù dạy học khám phá hay phát triển năng lực môn Toán đã được một số tác giả tiếp cận, nhưng việc nghiên cứu hệ thống về bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức (NLKP & CLTT) trong dạy học môn Toán cho học sinh chuyên Lí, Hóa, Sinh vẫn chưa được quan tâm và giải quyết đầy đủ.
Mục đích nghiên cứu của đề tài gồm hai nội dung:
- Đưa ra và làm rõ khái niệm Năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức thông qua các năng lực thành tố và các hoạt động tương thích trong dạy học Toán cho học sinh trung học phổ thông;
- Tìm hiểu thực trạng và nhu cầu của việc bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức trong dạy học Toán cho học sinh trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh; xây dựng và kiểm tra tính khả thi của các biện pháp sư phạm áp dụng trong dạy học Toán cho hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh nhằm bồi dưỡng năng lực này cho học sinh.
Nhiệm vụ nghiên cứu được cụ thể hóa thành 5 câu hỏi:
- Câu hỏi số 1: Các quan điểm của các nhà giáo dục trên thế giới về vấn đề nghiên cứu như thế nào? Vì sao dẫn tới vấn đề nghiên cứu của Luận án?
- Câu hỏi số 2: Quan điểm hoạt động, hoạt động nhận thức như thế nào? Quan điểm của Luận án về hoạt động khám phá và chiếm lĩnh tri thức, năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức như thế nào? Các hoạt động tương thích của các năng lực thành tố và các cấp độ của năng lực này biểu hiện ra sao?
- Câu hỏi số 3: Những đặc điểm của học sinh trung học phổ thông chuyên ở các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh và quan điểm của Luận án trong dạy học Toán cho hệ trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh học như thế nào sẽ phù hợp cho các em để góp phần cho việc bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức?
- Câu hỏi số 4: Thực trạng của việc bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức trong dạy học Toán cho học sinh trung học phổ thông các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh như thế nào, nguyên nhân của các thực trạng đó? Trong dạy học Toán, để bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức cho các đối tượng này cần có định hướng gì, các biện pháp như thế nào?
- Câu hỏi số 5: Học sinh trung học phổ thông các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh khi học các nội dung Toán học theo những biện pháp đã xây dựng, năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức của các em được bồi dưỡng như thế nào? Kết quả thực nghiệm sư phạm ra sao?
Giả thuyết khoa học của luận án xác định: Trên cơ sở nghiên cứu xác định được các năng lực thành tố của năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức cũng như các hoạt động tương thích với các năng lực thành tố đó, nếu đề xuất được các biện pháp sư phạm và sử dụng chúng để luyện tập các hoạt động đã đưa ra cho học sinh trung học phổ thông các hệ chuyên Lí, Hóa, Sinh thì có thể góp phần bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức cho học sinh, đồng thời nâng cao hiệu quả dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông chuyên.
Đối tượng nghiên cứu là quá trình dạy học môn Toán cho học sinh trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh theo định hướng bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức. Phạm vi nghiên cứu về nội dung tập trung vào chương trình môn Toán lớp 10 và lớp 11; địa bàn khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại Trường THPT Chuyên Đại học Vinh và các trường THPT chuyên trên địa bàn ba tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh và Thanh Hóa.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Luận án đã điểm lại các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến các hướng nghiên cứu nền tảng:
- Nghiên cứu về năng lực và dạy học phát triển năng lực trên thế giới: Thuật ngữ năng lực (competence) được tiếp cận đa ngành từ triết học, tâm lý học, giáo dục học và xã hội học (Rycher). Luận án viện dẫn quan niệm của Perrenoud về năng lực như khả năng huy động có ý thức các kiến thức để giải quyết vấn đề phức hợp; mô hình ASK (Knowledge - Skill - Attitude) theo Khung tham chiếu châu Âu; mô hình cấu trúc năng lực hành động của các nhà sư phạm Đức gồm 4 thành phần: năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội và năng lực cá thể; cách phân chia kết quả đầu ra của Deborah Nusche (OECD) thành kết quả nhận thức và phi nhận thức, cùng phân loại 3 nhóm năng lực của UNESCO. Tác giả cũng phân tích quan điểm dạy học phát triển năng lực của New Zealand, Đan Mạch và 5 đặc tính cơ bản của tiếp cận năng lực do Paprock (1996) đúc kết.
- Nghiên cứu về khám phá và chiếm lĩnh tri thức: Trên bình diện quốc tế, Heather C. Phelps, Laurie Sleep & Deborah Loewenberg Ball (206) nghiên cứu ảnh hưởng của dạy học qua khám phá; Wills Herbert (207) bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề qua dạy học khám phá; Abdou Ahmed Saleh, Essam (208) về vai trò của khám phá trong dạy học Toán và giao tiếp Toán học; Martin C. Johnson (209) về xu hướng chiếm lĩnh tri thức; Yunita Herdiana, Wahyudin và Ririn Sispiyati (210) về mô hình học tập khám phá trong giải quyết vấn đề Toán học; Daeka (169) về học tập trải nghiệm và hợp tác nhóm; J. Bruner (164) về dạy học dựa vào khám phá; Malin Brännback, Patricia Wiklund (211) về các nguyên tắc chiếm lĩnh tri thức; Zeljka Dijanic (212) nghiên cứu dạy học khám phá bằng phần mềm GeoGebra; Emily Brown (213), Peter Sullivan (214), Gloria M. Rodriguez (215) về dạy học làm chủ tri thức và bản chất sư phạm của khám phá.
- Các nghiên cứu trong nước: Nghiên cứu về năng lực toán học của Cruchetxki (31), Tôn Thân (134), Trần Đình Châu (17), Trần Luận (86) với sơ đồ 4 thành phần năng lực (trí tuệ, xúc cảm, ý chí, thể chất), Nguyễn Thị Hương Trang (145), Nguyễn Văn Thuận (137). Về hoạt động chiếm lĩnh tri thức, Nguyễn Hữu Hậu (62) nghiên cứu trong nội dung Đại số và Giải tích; Lê Võ Bình (9) nghiên cứu dạy học hình học THCS tiếp cận phương pháp khám phá; Đào Tam và Lê Hiển Dương (112) đề cập năng lực khám phá kiến thức mới cho sinh viên sư phạm ngành Toán; Trần Vui (157) nghiên cứu biểu diễn trực quan hỗ trợ tư duy và khám phá toán học; Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Thị Lan Phương (101) nghiên cứu năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề.
Khoảng trống nghiên cứu được luận án định vị: Các công trình nêu trên nghiên cứu năng lực, phương pháp dạy học khám phá hoặc hoạt động chiếm lĩnh tri thức ở các phạm vi riêng lẻ, chưa có công trình nào nghiên cứu một cách hệ thống, hoàn chỉnh về việc cấu trúc hóa khái niệm "năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức" gắn với các hoạt động tương thích cụ thể trong môn Toán, đặc biệt là thiết kế hệ thống biện pháp sư phạm dành riêng cho đối tượng học sinh THPT chuyên các lớp Khoa học tự nhiên (Lí, Hóa, Sinh).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Luận án vận dụng hệ thống cơ sở lý thuyết đa diện:
- Lý thuyết hoạt động: Dựa trên nền tảng tâm lý học hoạt động của các nhà tâm lý học Xô viết, đặc biệt là cấu trúc vĩ mô của hoạt động theo A.N. Leontiev gồm 6 thành tố biện chứng: Hoạt động - Động cơ, Hành động - Mục đích, Thao tác - Phương tiện. Hoạt động nhận thức được xác định gồm nhận thức cảm tính (cảm giác, tri giác) và nhận thức lý tính (tư duy, tưởng tượng), diễn ra theo 3 cấp độ: ý thức được vấn đề, nắm được vấn đề và sáng tỏ vấn đề (được phân tích qua trường hợp L. Euler giải bài toán Bảy cây cầu ở Königsberg).
- Lý thuyết kiến tạo: Tiếp cận lý thuyết kiến tạo cơ bản của J. Piaget (quá trình thích nghi nhận thức thông qua đồng hóa và điều ứng) và lý thuyết kiến tạo xã hội; mô hình thích nghi trí tuệ của Đào Tam với chu trình: Tri thức và kinh nghiệm đã có $\rightarrow$ Dự đoán, phán đoán, giả thuyết khoa học $\rightarrow$ Kiểm nghiệm $\rightarrow$ (Thất bại) $\rightarrow$ Thích nghi $\rightarrow$ Tri thức mới. Quan điểm của G. Polya về vai trò trung tâm của dự đoán trong hoạt động trí tuệ khi giải toán.
- Khái niệm và cấu trúc NLKP & CLTT: Luận án định nghĩa: "Khám phá và chiếm lĩnh tri thức là chuỗi các hoạt động mà chủ thể chủ động trải nghiệm, phát hiện, suy nghĩ, nỗ lực hành động, sử dụng các khả năng trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp, thực nghiệm, kiểm chứng...) cùng với phẩm chất cá nhân như khát vọng học tập, ý chí kiên trì, tính linh hoạt, phản biện cao cũng như tính nhẫn nại hướng tới vấn đề cần giải quyết mà chưa biết cụ thể, để nắm bắt, làm chủ vấn đề đó đầy đủ hơn, mang tính độc lập, sáng tạo hơn cũng như từng bước mở rộng vấn đề đó với các vấn đề liên quan, bổ sung vào vốn hiểu biết riêng đã có của mình." Năng lực này được cụ thể hóa thành 6 năng lực thành tố (NLTT1 đến NLTT6).
Phương pháp nghiên cứu thực tế:
- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích các văn kiện chỉ đạo giáo dục của Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo; nghiên cứu tài liệu triết học, tâm lý học, giáo dục học, lý luận dạy học môn Toán; nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa môn Toán THPT của Việt Nam và một số nước.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát sư phạm, dự giờ các tiết dạy Toán lớp 10 và 11; điều tra bằng phiếu hỏi đối với giáo viên và học sinh chuyên Lí, Hóa, Sinh; phân tích sản phẩm học tập (vở ghi, bài kiểm tra của học sinh).
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm đối chứng theo hai đợt độc lập trên học sinh THPT chuyên để kiểm chứng tính khả thi và đo lường định tính, định lượng kết quả các biện pháp sư phạm đề xuất.
Nguồn tư liệu, dữ liệu: Dữ liệu văn bản chương trình, sách giáo khoa hiện hành; dữ liệu khảo sát giáo viên và học sinh tại 3 tỉnh Bắc Trung Bộ; dữ liệu định lượng từ các bài kiểm tra thực nghiệm (đợt 1 và đợt 2); số liệu thực nghiệm tâm lý học về trí nhớ của Collum (Viện đào tạo Nepal) và Evelina Maclang-Vicencio do Nguyễn Hữu Hậu trích dẫn.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn
Chương này tập trung xác lập khung lý luận và khảo sát thực tiễn về việc bồi dưỡng NLKP & CLTT cho học sinh THPT chuyên:
- Luận giải cơ sở tâm lý - giáo dục học: Phân tích bản chất của hoạt động và hoạt động nhận thức, khẳng định tri thức được cá nhân tự kiến tạo thông qua hoạt động. Dẫn chứng vai trò của các giác quan và hoạt động tự lực thông qua các bảng thống kê tâm lý học:
Bảng 1.1: Thống kê về tỉ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ người học thông qua kênh tiếp nhận lời nói – hình ảnh - hoạt động (dẫn theo Nguyễn Hữu Hậu)
| Cách tiếp cận |
Sau 3 giờ |
Sau 3 ngày |
| Lời nói |
70% |
10% |
| Hình ảnh |
72% |
20% |
| Lời và hình ảnh |
85% |
65% |
| Lời, hình và hành động |
90% |
80% |
| Tự phát hiện |
99% |
90% |
Bảng 1.2: Thống kê về tỉ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ người học thông qua mức độ tham gia của HS (dẫn theo Evelina Maclang - Vicencio)
| Xu hướng nhớ qua cách tiếp nhận của cá nhân |
Tỉ lệ tiếp nhận qua hoạt động |
Xu hướng nhớ theo hoạt động của cá nhân |
| 10% - 30% tiếp nhận bằng lời nói (thính giác) |
Đọc: 10% |
Đọc |
| 30% - 50% tiếp nhận bằng việc nhìn (thị giác) |
Nghe: 20% |
Nghe |
| 30% - 50% tiếp nhận bằng việc nhìn (thị giác) |
Nhìn: 30% |
Xem biểu bảng |
| 30% - 50% tiếp nhận bằng việc nhìn (thị giác) |
Nhìn, nghe và đọc: 40% - 50% |
Xem phim hoặc video |
| 30% - 50% tiếp nhận bằng việc nhìn (thị giác) |
Như trên |
Quan sát một bài giảng |
| 70% tiếp nhận qua tham gia hoạt động |
Nói, tham gia: 70% |
Tham gia một cuộc thảo luận |
| 70% tiếp nhận qua tham gia hoạt động |
Nói, tham gia: 70% |
Đưa ra một bài phát biểu |
| 70% tiếp nhận qua tham gia hoạt động |
Nói, tham gia: 70% |
Tham gia một trò chơi đóng vai |
| 90% - 100% tiếp nhận qua nói và làm (vận dụng qua hoạt động cá nhân) |
Nói và làm: 90% - 100% |
Thực hành những hoạt động thực tiễn (tự lực) |
| 90% - 100% tiếp nhận qua nói và làm (vận dụng qua hoạt động cá nhân) |
Nói và làm: 90% - 100% |
Ứng dụng vào thực tiễn (dạy người khác nội dung đó) |
- Xác định 6 năng lực thành tố và các hoạt động tương thích:
- NLTT1: Năng lực trải nghiệm, khám phá tình huống, phát hiện vấn đề, phát hiện mâu thuẫn xuất hiện trong tình huống, vấn đề (thực hành trải nghiệm, phát hiện dấu hiệu bản chất, xác định giả thiết - kết luận, nhận biết mâu thuẫn nhận thức).
- NLTT2: Năng lực quan sát, trực giác vấn đề, xây dựng và thực hiện việc xem xét, giải quyết vấn đề theo logic hợp lí chung cho các vấn đề cùng loại (phân tích biểu tượng trực quan, quan sát hình ảnh động, ứng dụng phần mềm toán học, đề xuất cách tiếp cận).
- NLTT3: Năng lực dự đoán và suy luận có lí, liên tưởng và huy động kiến thức, thực hiện các thao tác tư duy trong quá trình chiếm lĩnh tri thức (chọn dự đoán có độ tin cậy, liên tưởng vùng phát triển gần nhất, thực hiện phân tích - tổng hợp - so sánh - khái quát hóa).
- NLTT4: Năng lực sử dụng ngôn ngữ trong giao tiếp Toán học (diễn đạt chính xác nội dung toán học theo nhiều cách, dùng chuẩn ký hiệu/logic, giải thích bản chất công thức/bước giải).
- NLTT5: Năng lực mô hình hóa Toán học các vấn đề thực tiễn (xây dựng mô hình toán học cho vấn đề thực tế, giải toán trên mô hình, chuyển kết quả ngược về thực tiễn).
- NLTT6: Năng lực phản biện và sáng tạo (so sánh cách giải tối ưu, chiêm nghiệm quy trình, phát hiện và sửa sai, mở rộng bài toán sang góc nhìn mới).
- Khảo sát thực trạng: Kết quả điều tra thực tiễn dạy học môn Toán cho học sinh chuyên Lí, Hóa, Sinh cho thấy giáo viên chủ yếu chú trọng rèn luyện kỹ năng giải các dạng toán thi cử hàn lâm, ít tổ chức dạy học khám phá hay liên hệ thực tiễn, STEM; học sinh thiếu kỹ năng biểu đạt ngôn ngữ, hạn chế về năng lực mô hình hóa và khả năng liên hệ liên môn.
Chương 2: Một số biện pháp sư phạm góp phần bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức cho học sinh trung học phổ thông chuyên Lí, Hóa, Sinh
Chương 2 đề xuất hệ thống định hướng và biện pháp sư phạm:
- 4 định hướng xây dựng: (1) Đảm bảo sự phù hợp với mục tiêu, nội dung và chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình môn Toán; (2) Quán triệt quan điểm hoạt động trong hình thành và phát triển năng lực; (3) Xây dựng môi trường học tập hợp tác tích cực, học sinh là trung tâm; (4) Chú trọng liên hệ giữa các nội dung Toán học, liên môn Toán với Khoa học tự nhiên và vận dụng thực tiễn.
- 6 biện pháp sư phạm cụ thể:
- Biện pháp 1: Tạo cơ hội cho học sinh luyện tập các hoạt động tương thích với các năng lực thành tố của năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức thông qua cài đặt vào các tình huống dạy học khám phá, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề.
- Biện pháp 2: Tăng cường các hoạt động sử dụng phương tiện trực quan, các công cụ dạy học, các hoạt động liên quan đến khám phá bản chất vấn đề để học sinh rèn luyện khả năng quan sát và chủ động, hứng thú trong việc chiếm lĩnh tri thức.
- Biện pháp 3: Tổ chức hoạt động dạy học theo hướng tích hợp và phân hóa, chú trọng bài toán dạng mô hình hóa toán học các vấn đề thực tiễn và các chủ đề học tập theo định hướng STEM.
- Biện pháp 4: Tổ chức cho học sinh luyện tập các thao tác tư duy và một số hoạt động trí tuệ khác để rèn luyện khả năng khám phá, xác định bản chất vấn đề theo lôgic các bước giải quyết vấn đề cũng như mở rộng vấn đề.
- Biện pháp 5: Tăng cường các hoạt động tạo cơ hội cho học sinh tranh luận, học tập cá nhân, các hoạt động phát hiện và sửa chữa các sai lầm, nhằm chiếm lĩnh tri thức và rèn luyện tư duy phản biện.
- Biện pháp 6: Tổ chức cho học sinh các hoạt động phân tích, xác định mối quan hệ, các hoạt động chuyển đổi ngôn ngữ dưới góc nhìn khác nhau, chú trọng tương tác trong giao tiếp Toán học, nhằm làm phong phú cách diễn đạt và tăng cơ hội giải quyết vấn đề, góp phần rèn luyện tư duy phản biện và sáng tạo.
- Các phụ lục minh họa bài học: Luận án thiết kế 5 chủ đề sư phạm gồm: (1) Dạy chủ đề thể tích khối đa diện theo hướng tăng cường hoạt động trải nghiệm; (2) Dạy học định lí 3 bài Hàm số liên tục (Đại số và Giải tích 11) cho học sinh giỏi; (3) Dạy học chủ đề tọa độ; (4) Dạy học dự án nội dung "Hệ thức lượng trong tam giác" (Hình học 10); (5) Dạy học chủ đề đạo hàm theo mối quan hệ liên môn với Vật lí cho học sinh chuyên Lí.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
Nội dung chương 3 trình bày việc kiểm chứng giả thuyết khoa học:
- Mục đích và tổ chức: Kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của 6 biện pháp sư phạm. Thực nghiệm được tiến hành qua 2 đợt độc lập tại các lớp chuyên Lí, Hóa, Sinh thuộc Trường THPT Chuyên Đại học Vinh và các trường chuyên lân cận, chia thành nhóm lớp thực nghiệm (TN) và nhóm lớp đối chứng (ĐC). Lớp thực nghiệm học theo các giáo án thiết kế theo 6 biện pháp sư phạm; lớp đối chứng học theo tiến trình truyền thống.
- Đánh giá định tính: Quan sát diễn biến các giờ dạy thực nghiệm cho thấy học sinh nhóm thực nghiệm có sự chuyển biến rõ nét về hứng thú học tập, tích cực tham gia tranh luận, chủ động phát hiện quy luật, tự tin đề xuất giả thuyết và thực hiện liên hệ toán học với các hiện tượng vật lý, hóa học.
- Đánh giá qua bài kiểm tra: Cả 2 đợt thực nghiệm đều sử dụng 2 bài kiểm tra (Bài kiểm tra số I và Bài kiểm tra số II ở đợt 1; Bài kiểm tra số I và Bài kiểm tra số II ở đợt 2). Các đề kiểm tra được xây dựng theo hệ thống câu hỏi tích hợp, đòi hỏi học sinh vận dụng năng lực quan sát, mô hình hóa toán học, chuyển đổi ngôn ngữ và phát hiện sai lầm (như bài toán tổng hợp lực vectơ, bài toán liên môn tính vận tốc tức thời từ đạo hàm).
- Đánh giá định lượng kết quả: Thống kê điểm số và phân tích tỉ lệ điểm kiểm tra (giỏi, khá, trung bình, yếu) ở cả 2 đợt thực nghiệm cho thấy điểm trung bình của nhóm thực nghiệm luôn cao hơn nhóm đối chứng; tỉ lệ học sinh đạt điểm khá, giỏi ở nhóm thực nghiệm cao hơn rõ rệt, tỉ lệ trung bình và yếu giảm; mức độ thực hiện thành công các câu hỏi đòi hỏi tư duy phân tích, sáng tạo và mô hình hóa của nhóm thực nghiệm vượt trội so với nhóm đối chứng. Kết quả khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt lí luận:
- Phân tích và làm rõ nội hàm khái niệm hoạt động khám phá và chiếm lĩnh tri thức, năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức trong dạy học Toán ở trường THPT.
- Xác định cấu trúc của năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức gồm 6 năng lực thành tố cốt lõi cùng hệ thống các hoạt động tương thích tương ứng.
- Đề xuất hệ thống 4 định hướng và 6 biện pháp sư phạm nhằm bồi dưỡng năng lực này cho học sinh THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh thông qua môn Toán, nhấn mạnh yếu tố trải nghiệm, trực quan, mô hình hóa, giao tiếp toán học và rèn luyện tư duy phản biện.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn:
- Xây dựng hệ thống các tình huống dạy học, các ví dụ thực tế liên môn và 5 chủ đề dạy học chuyên biệt (thể tích khối đa diện, hàm số liên tục, hệ thức lượng, phương pháp tọa độ, đạo hàm gắn với Vật lí) có thể sử dụng trực tiếp trong giảng dạy môn Toán cho học sinh chuyên KHTN.
- Kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả sư phạm của các biện pháp thông qua 2 đợt thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT chuyên.
- Luận án cung cấp tài liệu tham khảo cho giáo viên Toán tại các trường THPT chuyên và THPT đại trà trong việc thiết kế bài dạy định hướng phát triển năng lực.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế:
- Phạm vi khảo sát thực trạng và địa bàn thực nghiệm sư phạm chỉ tập trung tại một số trường THPT chuyên thuộc khu vực Bắc Trung Bộ (Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hóa), chưa thực hiện đối chiếu ở diện rộng tại các vùng miền khác.
- Đối tượng nghiên cứu khu biệt ở học sinh chuyên Lí, Hóa, Sinh khối 10 và 11; các chủ đề minh họa mới chỉ tập trung vào một số mạch kiến thức hình học và giải tích nhất định.
Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng phạm vi nghiên cứu và áp dụng các biện pháp bồi dưỡng năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức cho đối tượng học sinh THPT đại trà cũng như các lớp chuyên Khoa học xã hội.
- Tiếp tục nghiên cứu, biên soạn bổ sung hệ thống chủ đề dạy học tích hợp chuyên sâu giữa Toán học với Hóa học và Sinh học ở cấp THPT theo chương trình giáo dục phổ thông mới.
Giá trị tham khảo
Luận án có giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng:
- Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán: Tham khảo khung lý thuyết về năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức, bảng phân loại 6 năng lực thành tố và phương pháp luận thiết kế tình huống dạy học tích tạo tri thức.
- Giáo viên dạy Toán tại các trường THPT chuyên và THPT: Sử dụng trực tiếp 6 biện pháp sư phạm, quy trình tổ chức dạy học theo dự án, dạy học mô hình hóa toán học, cùng 5 chủ đề minh họa ở phần phụ lục để đổi mới phương pháp giảng dạy.
- Cán bộ quản lý giáo dục, chuyên viên chỉ đạo bộ môn Toán: Tham khảo các tiêu chí đánh giá năng lực học sinh qua hoạt động nhận thức và phương thức tích hợp giáo dục STEM, liên môn trong nhà trường phổ thông.
Câu hỏi thường gặp
1. Tác giả luận án định nghĩa năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức trong dạy học Toán như thế nào?
Tác giả quan niệm năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức là những đặc điểm tâm lý cá nhân, thông qua tổ hợp các năng lực thành tố được biểu hiện trong hoạt động của cá nhân, nhằm tích cực khám phá, lĩnh hội, làm chủ và giải quyết hiệu quả, linh hoạt, sáng tạo các vấn đề quan tâm.
2. Năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức gồm những năng lực thành tố nào?
Cấu trúc năng lực này gồm 6 năng lực thành tố: (1) Năng lực thực hành trải nghiệm, hứng thú tìm tòi, khám phá tình huống, phát hiện vấn đề, phát hiện mâu thuẫn; (2) Năng lực quan sát, trực giác vấn đề, xây dựng và thực hiện giải quyết vấn đề theo logic chung; (3) Năng lực dự đoán và suy luận có lí, liên tưởng và huy động kiến thức, thực hiện các thao tác tư duy; (4) Năng lực sử dụng ngôn ngữ trong giao tiếp Toán học; (5) Năng lực mô hình hóa Toán học các vấn đề thực tiễn; (6) Năng lực phản biện và sáng tạo.
3. Vì sao luận án chọn đối tượng nghiên cứu là học sinh THPT chuyên Lí, Hóa, Sinh?
Học sinh chuyên Lí, Hóa, Sinh có tư chất, thích tìm tòi, thực nghiệm và có nhu cầu sử dụng Toán học như một công cụ thiết yếu để học môn chuyên. Việc nghiên cứu trên đối tượng này giúp khai thác năng lực học tập chủ động, thích khám phá mà không bị chi phối bởi nội dung lý thuyết quá chuyên sâu, đặc thù của hệ chuyên Toán, qua đó làm rõ tính ứng dụng, liên môn và mô hình hóa của Toán học.
4. Luận án đề xuất bao nhiêu biện pháp sư phạm và hướng vào mục tiêu gì?
Luận án đề xuất 6 biện pháp sư phạm, tập trung vào: cài đặt tình huống khám phá và giải quyết vấn đề; tăng cường phương tiện trực quan và công cụ học tập; tổ chức dạy học tích hợp, mô hình hóa toán học và định hướng STEM; luyện tập thao tác tư duy và mở rộng vấn đề; tạo cơ hội tranh luận, sửa chữa sai lầm, rèn tư duy phản biện; và tổ chức hoạt động chuyển đổi ngôn ngữ, tương tác giao tiếp toán học.
5. Luận án đã xây dựng những chủ đề dạy học cụ thể nào trong phần phụ lục?
Phần phụ lục của luận án xây dựng 5 chủ đề: (1) Dạy chủ đề thể tích khối đa diện theo hướng trải nghiệm; (2) Dạy học định lí 3 bài Hàm số liên tục (Đại số và Giải tích 11); (3) Dạy học chủ đề tọa độ; (4) Dạy học dự án nội dung "Hệ thức lượng trong tam giác" (Hình học 10); (5) Dạy học chủ đề đạo hàm theo mối quan hệ liên môn với Vật lí cho học sinh chuyên Lí.
Kết luận
Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Trần Lâm đã hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lý luận về năng lực khám phá và chiếm lĩnh tri thức trong môn Toán, xác lập cấu trúc gồm 6 năng lực thành tố và các hoạt động tương thích. Dựa trên đặc điểm nhận thức của học sinh chuyên Lí, Hóa, Sinh, tác giả đã đề xuất 6 biện pháp sư phạm gắn liền với dạy học trực quan, mô hình hóa toán học, tích hợp STEM và giao tiếp toán học. Kết quả hai đợt thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT chuyên khu vực Bắc Trung Bộ đã chứng minh tính khả thi của hệ thống biện pháp trong việc nâng cao chất lượng dạy học và bồi dưỡng năng lực học tập cho học sinh. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị thực tiễn đối với công tác giảng dạy môn Toán ở trường THPT chuyên nói riêng và trường phổ thông nói chung.