Nghiên cứu thiết kế sách giáo khoa điện tử dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng hoạt động khám phá - Nguyễn Ngọc Giang

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Giang
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Đào Thái Lai
• Trường học: Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam
• Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế và sử dụng sách giáo khoa điện tử trong dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về sách giáo khoa điện tử trong dạy học hình học

Sách giáo khoa điện tử là tài liệu học tập được số hóa, tích hợp đa phương tiện như hình ảnh, video, âm thanh và công cụ tương tác. Trong bối cảnh giáo dục hiện đại, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học toán trở thành xu hướng tất yếu. Phép biến hình trên mặt phẳng là nội dung trọng tâm của chương trình hình học trung học phổ thông. Nội dung này đòi hỏi học sinh phải có tư duy hình học không gian và khả năng trực quan hóa. Phương pháp dạy học truyền thống gặp nhiều hạn chế trong việc minh họa các phép biến hình phức tạp. Sự ra đời của sách giáo khoa điện tử mở ra hướng đi mới cho việc tổ chức dạy học theo hướng khám phá. Học sinh được chủ động tương tác với nội dung, tự mình phát hiện kiến thức thông qua các hoạt động trải nghiệm thực tế. Đây là phương pháp giúp phát triển năng lực tư duy sáng tạo và kỹ năng giải quyết vấn đề cho người học.

1.1. Khái niệm sách giáo khoa điện tử và đặc điểm cấu trúc

1.2. Đặt vấn đề nghiên cứu thiết kế sách giáo khoa điện tử

II. Phân tích vấn đề dạy học phép biến hình trên mặt phẳng

Dạy học phép biến hình trên mặt phẳng hiện đối mặt với nhiều thách thức lớn. Phương pháp giảng dạy chủ yếu dựa vào giáo viên trình bày trên bảng, thiếu công cụ hỗ trợ trực quan. Học sinh gặp khó khăn trong việc tưởng tượng và trực quan hóa các phép biến hình phức tạp. Chương trình học yêu cầu nắm vững bốn loại phép biến hình chính gồm phép đối xứng, phép tịnh tiến, phép quay và phép vị tự. Nhiều học sinh chỉ ghi nhớ công thức mà không hiểu bản chất của từng phép biến hình. Bài tập vận dụng thường mang tính máy móc, thiếu tình huống thực tiễn hấp dẫn. Thời gian trên lớp hạn chế, giáo viên khó có thể tổ chức các hoạt động khám phá chi tiết cho từng nhóm học sinh. Phương tiện dạy học hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu minh họa sinh động các phép biến hình. Kết quả học tập hình học của học sinh vì thế chưa đạt kỳ vọng, nhiều em thiếu hứng thú với môn học.

2.1. Hạn chế của phương pháp dạy học truyền thống

2.2. Nhu cầu ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hình học

III. Giải pháp thiết kế sách giáo khoa điện tử theo hướng khám phá

Giải pháp thiết kế sách giáo khoa điện tử cho phép biến hình trên mặt phẳng tuân theo nguyên tắc tổ chức hoạt động khám phá. Nội dung được xây dựng theo trình tự từ khám phá ít đến khám phá nhiều, phù hợp với năng lực học sinh. Sách giáo khoa điện tử tích hợp tính năng tương tác cho phép học sinh thực hiện phép biến hình trực tiếp trên màn hình. Công cụ trực quan hóa giúp minh họa chính xác quá trình biến đổi của các điểm, đoạn thẳng và đường tròn. Hệ thống phân nhánh cung cấp nội dung phù hợp với trình độ từng đối tượng học sinh. Tính năng kiểm chứng cho phép học sinh thử nghiệm giả thuyết và xác nhận kết quả khám phá. Hệ thống bài tập tương tác với nhiều mức độ khó khác nhau giúp củng cố kiến thức. Giáo viên đóng vai trò hướng dẫn, tổ chức và hỗ trợ học sinh trong quá trình khám phá. Mô hình thiết kế đảm bảo tính sư phạm, tính khoa học và tính khả thi trong thực tiễn dạy học.

3.1. Nguyên tắc và quy trình thiết kế nội dung sách giáo khoa điện tử

3.2. Tổ chức hoạt động khám phá với sách giáo khoa điện tử trên lớp học

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu đã hoàn thành việc thiết kế và sử dụng sách giáo khoa điện tử trong dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức hoạt động khám phá. Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy hiệu quả tích cực của mô hình dạy học mới. Học sinh tiếp cận bài học có sử dụng sách giáo khoa điện tử đạt kết quả cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng. Năng lực khám phá và tư duy hình học của học sinh được cải thiện rõ rệt. Sách giáo khoa điện tử đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sư phạm về định hướng khám phá, phân nhánh và kiểm chứng. Giáo viên đánh giá cao tính khả thi và hiệu quả của tài liệu trong thực tiễn dạy học. Nghiên cứu mở ra hướng phát triển mới cho việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục toán học. Sản phẩm nghiên cứu có thể áp dụng rộng rãi tại các trường trung học phổ thông trên cả nước. Đây là đóng góp có ý nghĩa lý luận và thực tiễn cho công cuộc đổi mới phương pháp dạy học hình học.

4.1. Kết quả thực nghiệm và đánh giá hiệu quả dạy học

4.2. Ý nghĩa lý luận và triển vọng phát triển nghiên cứu

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM NGUYỄN NGỌC GIANG NGHI£N CøU THIÕT KÕ Vµ Sö DôNG S¸CH GI¸O KHOA §IÖN Tö TRONG D¹Y HäC PHÐP BIÕN H×NH TR£N MÆT PH¼NG THEO H¦íNG Tæ CHøC C¸C HO¹T §éNG KH¸M PH¸ Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán Mã số: 62.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS ĐÀO THÁI LAI 2. TS TRẦN TRUNG HÀ NỘI - 2016 LỜI CÁM ƠN Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong và ngoài Viện khoa học giáo dục Việt Nam, Trung tâm đào tạo và bồi dưỡng Viện khoa học giáo dục Việt Nam đã hỗ trợ, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian tác giả làm nghiên cứu sinh cũng như đã đưa ra những góp ý quý báu trong quá trình tác giả thực hiện luận án. Nhân dịp này, tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy giáo PGS. TS Đào Thái Lai và PGS. TS Trần Trung, những người đã tận tình hướng dẫn, dìu dắt tác giả trong suốt thời gian qua. Cuối cùng, tác giả xin chân thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình luôn động viên, giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận án này. Do điều kiện chủ quan và khách quan, bản luận án chắc chắn còn thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến phản hồi để tiếp tục hoàn thiện, nâng cao chất lượng luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả Nguyễn Ngọc Giang LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Đào Thái Lai và PGS. TS Trần Trung. Các kết quả trình bày trong luận án là trung thực, có nguồn trích dẫn. Các kết quả công bố chung đều được đồng nghiệp cho phép sử dụng đưa vào luận án. Nghiên cứu sinh Nguyễn Ngọc Giang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, viết tắt Viết đầy đủ CNTT & TT Công nghệ thông tin và truyền thông DHKP Dạy học khám phá DHPN Dạy học phân nhánh ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh KTĐT Kiểm tra điện tử NC Nghiên cứu NVTH Nhiệm vụ tự học SĐT Sách điện tử SGK Sách giáo khoa SGKĐT Sách giáo khoa điện tử THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm MỤC LỤC Mở đầu . Lí do chọn đề tài. Mục đích nghiên cứu . Khách thể, đối tượng nghiên cứu . Nội dung và phạm vi nghiên cứu . Phương pháp luận và các phương pháp nghiên cứu. Những đóng góp của luận án . Ý nghĩa lí luận và thực tiễn của luận án . Những luận điểm đưa ra bảo vệ . Cấu trúc luận án. 9 Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG SÁCH GIÁO KHOA ĐIỆN TỬ TRONG DẠY HỌC PHÉP BIẾN HÌNH TRÊN MẶT PHẲNG THEO HƯỚNG TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ . Vấn đề đổi mới phương pháp dạy học . Nhu cầu đổi mới phương pháp dạy học. Định hướng đổi mới phương pháp dạy học. Dạy học tích cực. Tổ chức các hoạt động khám phá cho học sinh . Dạy học khám phá . Các mức độ hoạt động khám phá. Quy trình, nguyên tắc và đặc điểm của dạy học khám phá. Tổ chức một bài học theo hướng khám phá cho học sinh . Ứng dụng Công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy học toán ở trường Trung học phổ thông. Ứng dụng Công nghệ thông tin và truyền thông đổi mới sâu sắc hệ thống phương pháp dạy học . Tổ chức các hoạt động khám phá cho học sinh trong dạy học toán với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin . Một số vấn đề về sách giáo khoa điện tử. Sách giáo khoa . Quan niệm về sách giáo khoa điện tử . Đặc điểm của sách giáo khoa điện tử . Phân loại sách giáo khoa điện tử. Cấu trúc của sách giáo khoa điện tử theo hướng hỗ trợ hoạt động khám phá của học sinh . Vai trò của giáo viên và học sinh trong dạy học bằng sách giáo khoa điện tử . Quy trình thiết kế sách giáo khoa điện tử. Khả năng sử dụng sách giáo khoa điện tử hỗ trợ hoạt động khám phá của học sinh . Những hạn chế có thể nảy sinh khi sử dụng sách giáo khoa điện tử . Lí do chọn phép biến hình trên mặt phẳng trong thiết kế và sử dụng sách giáo khoa điện tử theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá ở trường Trung học phổ thông. Phép biến hình trên mặt phẳng trong thiết kế sách giáo khoa điện tử . Các hoạt động học tập phần phép biến hình . Các yêu cầu sư phạm đối với sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá cho học sinh Trung học phổ thông . Các yêu cầu sư phạm chung đối với sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học ở trường Trung học phổ thông . Các yêu cầu sư phạm đặc thù đối với sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá . Sử dụng sách giáo khoa điện tử trong dạy học toán. Thực trạng sử dụng sách giáo khoa điện tử trong dạy học phép biến hình trên mặt phẳng ở trường Trung học phổ thông . Tình hình phát triển, sử dụng sách giáo khoa điện tử trên thế giới. Việc phát triển, sử dụng sách giáo khoa điện tử ở Việt Nam . 45 Kết luận chương 1 . 51 Chương 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG SÁCH GIÁO KHOA ĐIỆN TỬ TRONG DẠY HỌC PHÉP BIẾN HÌNH TRÊN MẶT PHẲNG THEO HƯỚNG TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ. Khái quát về chương trình hình học phẳng ở trường Trung học phổ thông. Nguyên tắc thiết kế sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá. Thiết kế sách giáo khoa điện tử đảm bảo chuẩn kiến thức, kĩ năng . Đảm bảo tính linh hoạt, khả năng cập nhật cao, tính mở, tạo khả năng liên kết với các nguồn học liệu khác trong thiết kế sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng . Đảm bảo tính tương tác cao, phối hợp nhiều dạng tương tác trong thiết kế sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá, tạo môi trường để học sinh hoạt động trải nghiệm . Đảm bảo khả năng lưu trữ các kết quả thể hiện tiến trình hoạt động học tập với sách giáo khoa điện tử của học sinh. Đáp ứng yêu cầu dạy học phân hóa với mức độ phân nhánh phù hợp với đối tượng học sinh Trung học phổ thông . Cung cấp phản hồi kịp thời, đảm bảo khả năng điều hướng cho giáo viên và học sinh, tạo tính thân thiện với người học khi dạy học với sách giáo khoa điện tử . Xây dựng sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá . Quy trình xây dựng sách giáo khoa điện tử phép biến hình trên mặt phẳng . Cấu trúc của sách giáo khoa điện tử phép biến hình trên mặt phẳng . Cơ sở dữ liệu của sách giáo khoa điện tử . Các chức năng hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng dạy học khám phá của sách giáo khoa điện tử. Các liên kết với nguồn học liệu bên ngoài. Sử dụng sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá . Tiến trình dạy học một bài học trên sách giáo khoa điện tử theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá . Tiến trình học sinh học một bài học trên sách giáo khoa điện tử theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá không có bước học trên lớp. 104 Kết luận chương 2 . 104 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM . Mục đích của thực nghiệm sư phạm . Nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm . Nội dung của thực nghiệm sư phạm . Phương pháp thực nghiệm sư phạm. Xây dựng phương thức đánh giá định lượng và định tính. Trang bị kỹ năng sử dụng sách giáo khoa điện tử cho giáo viên và học sinh tham gia thực nghiệm sư phạm. Tập huấn cho giáo viên sử dụng sách giáo khoa điện tử . Trang bị kỹ năng sử dụng Công nghệ thông tin và khai thác trang web, tài liệu điện tử cho học sinh nhóm thực nghiệm. Chọn mẫu thực nghiệm . Chọn trường thực nghiệm sư phạm. Chọn giáo viên và lớp tham gia thực nghiệm . Kết quả thực nghiệm sư phạm . Kết quả thực nghiệm sư phạm (năm học 2014 - 2015) . Theo dõi sự tiến bộ của một nhóm học sinh (nghiên cứu trường hợp) . Điều tra tính khả thi của sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá. Thăm dò giáo viên về sách giáo khoa điện tử hỗ trợ dạy học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá. Thăm dò học sinh về việc khai thác sách giáo khoa điện tử trong quá trình học phép biến hình trên mặt phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá. 139 Kết luận chương 3 . 142 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO Đà CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Phụ lục 1: Hướng dẫn sử dụng sách giáo khoa điện tử.i Phụ lục 2: Bảng mô tả các use-case chính của sgkđt.viii Phụ lục 3: Phiếu khảo sát thực trạng sử dụng sách giáo khoa điện tử trong học tập môn toán. xvi Phụ lục 4: Phiếu khảo sát nhu cầu đối với việc sử dụng sách giáo khoa điện tử trong dạy học hình học phẳng theo hướng tổ chức .xvii Phụ lục 5: Phiếu khảo sát nhu cầu đối với việc sử dụng sách giáo khoa điện tử trong dạy học hình học phẳng theo hướng tổ chức phiếu khảo sát ý kiến về việc thiết kế, biên tập học liệu điện tử hỗ trợ học sinh học hình học phẳng . xix Phụ lục 6: Phiếu khảo sát ý kiến về việc thiết kế, biên tập học liệu điện tử hỗ trợ học sinh học hình học phẳng theo hướng tổ chức các hoạt động khám phá. xix Phụ lục 7: Phiếu khảo sát ý kiến về việc sử dụng sách giáo khoa điện tử trong học hình học phẳng.