Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh chuyển đổi số toàn cầu, việc ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) trong giáo dục ngày càng trở nên thiết yếu. Theo ước tính, hơn 80% các hoạt động học tập hiện đại tại các trường trung học phổ thông (THPT) đã bắt đầu tích hợp CNTT nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập. Tuy nhiên, thực trạng ứng dụng CNTT trong dạy học môn Toán, đặc biệt là chủ đề Hình học không gian lớp 11, vẫn còn nhiều hạn chế. Chủ đề này đòi hỏi học sinh phải có khả năng tưởng tượng không gian cao, trong khi việc sử dụng phần mềm hỗ trợ như GeoGebra chưa được phổ biến rộng rãi. Mục tiêu nghiên cứu nhằm phát triển năng lực ứng dụng CNTT cho học sinh thông qua dạy học chủ đề Hình học không gian lớp 11, góp phần nâng cao hiệu quả học tập và phát triển các năng lực số cần thiết trong thời đại công nghệ số. Nghiên cứu được thực hiện tại trường THPT Hòa Bình - La Trobe, Hà Nội, trong năm học 2023-2024, với sự tham gia của 260 học sinh và 17 giáo viên. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số về năng lực số của học sinh, tăng cường sự chủ động, sáng tạo trong học tập, đồng thời hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học Toán theo hướng hiện đại, phù hợp với xu thế chuyển đổi số trong giáo dục.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết năng lực số của UNESCO (2018) và mô hình phát triển năng lực ứng dụng CNTT trong giáo dục phổ thông Việt Nam. Khung năng lực số của UNESCO bao gồm 7 lĩnh vực năng lực: vận hành thiết bị, xử lý thông tin, giao tiếp và hợp tác, tạo lập nội dung số, an toàn kỹ thuật số, giải quyết vấn đề và tư duy thuật toán. Trong đó, năng lực ứng dụng CNTT được hiểu là khả năng nhận biết, làm chủ và khai thác các công cụ CNTT để tìm kiếm, đánh giá, tổ chức thông tin và giải quyết vấn đề học tập. Mô hình phát triển năng lực ứng dụng CNTT trong môn Toán tập trung vào 3 khái niệm chính: sử dụng phần mềm hỗ trợ học tập (như GeoGebra), kỹ năng tìm kiếm và xử lý thông tin trên Internet, và khả năng hợp tác, chia sẻ thông tin qua môi trường số. Ngoài ra, nghiên cứu còn vận dụng lý thuyết về phát triển năng lực của F. Weinert (2001) và Denys Tremblay (2002), nhấn mạnh năng lực là sự kết hợp giữa kiến thức, kỹ năng và thái độ trong bối cảnh thực tiễn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ khảo sát 260 học sinh lớp 11 và 17 giáo viên dạy Toán tại trường THPT Hòa Bình - La Trobe, Hà Nội. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu thuận tiện với đối tượng nghiên cứu là học sinh và giáo viên trực tiếp tham gia dạy học chủ đề Hình học không gian lớp 11. Nghiên cứu sử dụng phương pháp điều tra bằng phiếu khảo sát trực tuyến qua Google Form và phỏng vấn trực tiếp để thu thập dữ liệu về nhận thức, thái độ, kỹ năng ứng dụng CNTT trong dạy và học. Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng phương pháp thống kê mô tả và so sánh tỉ lệ phần trăm nhằm đánh giá mức độ phát triển năng lực ứng dụng CNTT trước và sau thực nghiệm. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong học kỳ II năm học 2023-2024, bao gồm giai đoạn khảo sát thực trạng, triển khai các biện pháp phát triển năng lực CNTT và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhận thức về tầm quan trọng của năng lực ứng dụng CNTT: 41,53% giáo viên đánh giá việc phát triển năng lực ứng dụng CNTT cho học sinh là rất cần thiết, trong khi 26,08% học sinh cũng cho rằng năng lực này rất quan trọng trong học tập. Tuy nhiên, vẫn còn khoảng 17% giáo viên và 5% học sinh chưa nhận thức đúng mức về vai trò của CNTT trong dạy học Toán.

  2. Khả năng ứng dụng CNTT của giáo viên: 94% giáo viên thường xuyên sử dụng thiết bị công nghệ trong dạy học, 88% thiết kế bài giảng điện tử, và 76% sử dụng nguồn tài nguyên trực tuyến như tài liệu, hình ảnh, video. Tuy nhiên, mức độ sử dụng phần mềm Toán học như GeoGebra còn hạn chế, chủ yếu ở mức độ cơ bản.

  3. Năng lực ứng dụng CNTT của học sinh: Trước thực nghiệm, chỉ khoảng 30% học sinh có khả năng sử dụng thành thạo các phần mềm hỗ trợ học tập và kỹ năng tìm kiếm, xử lý thông tin trên Internet. Sau khi áp dụng các biện pháp phát triển năng lực, tỉ lệ này tăng lên khoảng 65%, thể hiện qua kết quả khảo sát và kiểm tra thực tế.

  4. Thái độ học tập và hứng thú với chủ đề Hình học không gian: Mức độ hứng thú của học sinh với chủ đề này tăng từ 45% lên 78% sau khi ứng dụng phần mềm GeoGebra và mô hình lớp học đảo ngược, cho thấy sự tác động tích cực của CNTT trong việc nâng cao động lực học tập.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc phát triển năng lực ứng dụng CNTT cho học sinh thông qua dạy học chủ đề Hình học không gian lớp 11 là khả thi và hiệu quả. Nguyên nhân chính là do CNTT giúp trực quan hóa các khái niệm trừu tượng, tăng cường trải nghiệm học tập và phát triển kỹ năng số cần thiết. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng với báo cáo của UNESCO (2018) về vai trò của năng lực số trong giáo dục hiện đại. Việc áp dụng phần mềm GeoGebra 3D Calculator và mô hình lớp học đảo ngược đã tạo điều kiện cho học sinh chủ động, sáng tạo và hợp tác trong học tập, phù hợp với xu hướng đổi mới phương pháp dạy học. Biểu đồ so sánh mức độ ứng dụng CNTT trước và sau thực nghiệm minh họa rõ sự tiến bộ về kỹ năng và thái độ của học sinh. Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại khó khăn như hạn chế về thiết bị, kỹ năng CNTT của một số giáo viên và học sinh, cần được khắc phục trong các giai đoạn tiếp theo.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo, bồi dưỡng kỹ năng CNTT cho giáo viên: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về sử dụng phần mềm GeoGebra và các công cụ CNTT trong dạy học Toán, nhằm nâng cao năng lực ứng dụng CNTT của giáo viên trong vòng 6 tháng tới. Chủ thể thực hiện là phòng đào tạo của trường và các trung tâm CNTT giáo dục.

  2. Xây dựng và phổ biến tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm hỗ trợ học tập: Thiết kế sổ tay điện tử chi tiết về cách sử dụng GeoGebra 3D Calculator và Geogebra Classroom, giúp học sinh và giáo viên dễ dàng tiếp cận và áp dụng trong quá trình học tập. Thời gian hoàn thành dự kiến trong 3 tháng.

  3. Áp dụng mô hình lớp học đảo ngược kết hợp CNTT: Khuyến khích giáo viên tổ chức các hoạt động học tập theo mô hình lớp học đảo ngược, sử dụng Geogebra Classroom để tăng cường tương tác và phát triển năng lực số cho học sinh. Triển khai thí điểm trong học kỳ II năm học 2024-2025.

  4. Đầu tư cơ sở vật chất và thiết bị CNTT: Nhà trường cần nâng cấp hệ thống máy tính, đường truyền Internet và trang thiết bị hỗ trợ học tập để đảm bảo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng CNTT trong dạy học. Kế hoạch đầu tư nên được thực hiện trong vòng 1 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Toán THPT: Nghiên cứu cung cấp các biện pháp cụ thể để phát triển năng lực ứng dụng CNTT trong dạy học chủ đề Hình học không gian, giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và đổi mới phương pháp.

  2. Nhà quản lý giáo dục: Tham khảo để xây dựng chính sách đào tạo, bồi dưỡng giáo viên và đầu tư cơ sở vật chất phù hợp với xu hướng chuyển đổi số trong giáo dục phổ thông.

  3. Sinh viên sư phạm Toán: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc nghiên cứu phương pháp dạy học tích hợp CNTT, phát triển năng lực số cho học sinh trong quá trình học tập và thực tập sư phạm.

  4. Các nhà nghiên cứu giáo dục: Cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn về phát triển năng lực ứng dụng CNTT trong dạy học Toán, đặc biệt là trong chủ đề Hình học không gian, góp phần mở rộng nghiên cứu trong lĩnh vực giáo dục STEM và chuyển đổi số.

Câu hỏi thường gặp

  1. Năng lực ứng dụng CNTT trong dạy học Toán là gì?
    Năng lực ứng dụng CNTT là khả năng sử dụng thành thạo các công cụ, phần mềm và thiết bị công nghệ để tìm kiếm, xử lý thông tin và giải quyết các vấn đề học tập môn Toán. Ví dụ, học sinh sử dụng phần mềm GeoGebra để mô phỏng hình học không gian.

  2. Tại sao chủ đề Hình học không gian lớp 11 cần ứng dụng CNTT?
    Hình học không gian đòi hỏi khả năng tưởng tượng và trực quan hóa các đối tượng ba chiều, trong khi CNTT giúp mô phỏng sinh động, hỗ trợ học sinh hiểu sâu và dễ dàng giải quyết bài tập phức tạp hơn.

  3. Các biện pháp nào được đề xuất để phát triển năng lực CNTT cho học sinh?
    Bao gồm thiết kế sổ tay điện tử hướng dẫn sử dụng phần mềm, ứng dụng GeoGebra 3D Calculator trong giải bài tập, áp dụng mô hình lớp học đảo ngược với Geogebra Classroom và đào tạo kỹ năng CNTT cho giáo viên.

  4. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả phát triển năng lực CNTT của học sinh?
    Có thể sử dụng khảo sát trước và sau thực nghiệm, kiểm tra kỹ năng sử dụng phần mềm, đánh giá thái độ và mức độ hứng thú học tập, đồng thời so sánh kết quả học tập giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.

  5. Khó khăn phổ biến khi ứng dụng CNTT trong dạy học là gì?
    Bao gồm hạn chế về thiết bị, kỹ năng CNTT của giáo viên và học sinh chưa đồng đều, thiếu tài liệu hướng dẫn cụ thể và thói quen dạy học truyền thống còn chiếm ưu thế. Cần có giải pháp đào tạo và đầu tư phù hợp để khắc phục.

Kết luận

  • Nghiên cứu khẳng định vai trò quan trọng của năng lực ứng dụng CNTT trong dạy học chủ đề Hình học không gian lớp 11, góp phần nâng cao hiệu quả học tập và phát triển năng lực số cho học sinh.
  • Thực trạng cho thấy nhận thức và kỹ năng ứng dụng CNTT của giáo viên và học sinh còn nhiều hạn chế, cần có các biện pháp hỗ trợ cụ thể.
  • Các biện pháp như sử dụng phần mềm GeoGebra, mô hình lớp học đảo ngược và đào tạo kỹ năng CNTT cho giáo viên đã được chứng minh hiệu quả qua thực nghiệm sư phạm.
  • Đề xuất cần triển khai đồng bộ các giải pháp về đào tạo, tài liệu hướng dẫn, mô hình dạy học và đầu tư cơ sở vật chất trong thời gian tới.
  • Kêu gọi các nhà quản lý, giáo viên và nhà nghiên cứu tiếp tục quan tâm, áp dụng và phát triển năng lực ứng dụng CNTT trong giáo dục Toán nhằm đáp ứng yêu cầu chuyển đổi số và phát triển bền vững.