Phát triển năng lực giải quyết vấn đề toán học thông qua bài học stem môn toán lớp 7 ở trường trung học cơ sở

Nâng cao năng lực giải quyết vấn đề toán lớp 7 bằng bài học STEM! Tìm hiểu phương pháp, ví dụ thực tế áp dụng tại trường THCS. Tài liệu sư phạm hữu ích.

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Ngọc Trâm
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Danh Nam
• Trường học: Trường Đại Học Giáo Dục - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Sư phạm Toán
• Đề tài: Phát triển Năng Lực Giải Quyết Vấn Đề Toán Học Thông Qua Bài Học STEM Môn Toán Lớp 7 Ở Trường Trung Học Cơ Sở
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Giả thuyết khoa học
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Đóng góp của luận văn
• 0.7. Cấu trúc của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN
• 1.1. Năng lực, năng lực Toán học cần phát triển cho học sinh
• 1.2. Năng lực Toán học cần phát triển cho học sinh cấp THCS
• 1.3. Năng lực giải quyết vấn đề Toán học
• 1.3.1. Khái niệm vấn đề, vấn đề trong dạy học Toán, năng lực giải quyết vấn đề Toán học
• 1.3.1.1. Vấn đề
• 1.3.1.2. Vấn đề trong dạy học Toán
• 1.3.2. Năng lực giải quyết vấn đề Toán học
• 1.3.3. Các thành tố của năng lực giải quyết vấn đề Toán học
• 1.3.4. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề Toán học của học sinh cấp THCS
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TOÁN HỌC THÔNG QUA BÀI HỌC STEM MÔN TOÁN LỚP 7 Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ
• 2.1. Nguyên tắc thiết kế bài học STEM
• 2.2. Thiết kế và tổ chức dạy học bài học STEM môn Toán 7 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học cho học sinh
• 2.3. Bài học STEM “Thiết kế bao bì đựng một lít sữa tươi”
• 2.4. Bài học STEM “Xây cầu”
• 2.5. Bài học STEM “Chiến thuật chơi bóng rổ”
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Tổ chức và nội dung thực nghiệm sư phạm
• 3.3.1. Tổ chức thực nghiệm
• 3.3.2. Nội dung thực nghiệm
• 3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.5. Kết luận chương 3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Luận Văn Phát Triển NL Giải Quyết Vấn Đề Lớp 7

Trong bối cảnh hội nhập quốc tế và sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, việc phát triển năng lực cho học sinh trở thành yếu tố then chốt. Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu phát triển năng lực giải quyết vấn đề toán học cho học sinh lớp 7 thông qua phương pháp dạy học STEM. Đây là một hướng đi mới, nhằm kết nối kiến thức toán học với thực tiễn cuộc sống, giúp học sinh không chỉ nắm vững lý thuyết mà còn có khả năng vận dụng sáng tạo vào giải quyết các tình huống cụ thể. Luận văn dựa trên việc phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn, từ đó đề xuất các biện pháp sư phạm khả thi, góp phần nâng cao chất lượng dạy học toán ở trường THCS. Nghiên cứu này góp phần vào việc đổi mới phương pháp dạy học, hướng tới mục tiêu phát triển toàn diện năng lực của học sinh.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Năng Lực Giải Quyết Vấn Đề Toán Học

Năng lực giải quyết vấn đề không chỉ là kỹ năng cần thiết trong môn toán mà còn là yếu tố quan trọng giúp học sinh thành công trong cuộc sống. Nó bao gồm khả năng phân tích tình huống, xác định vấn đề, tìm kiếm giải pháp và đánh giá kết quả. Theo từ điển tiếng Việt, vấn đề là điều cần được xem xét, nghiên cứu, giải quyết. Luận văn nhấn mạnh, phát triển năng lực này giúp học sinh chủ động, sáng tạo và tự tin đối mặt với những thách thức trong học tập và công việc. Dạy học theo hướng phát triển năng lực là một trong những mục tiêu của giáo dục hiện đại.

1.2. Giới Thiệu Phương Pháp STEM Trong Dạy Học Toán

Phương pháp STEM tích hợp kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào các bài học thực tế. STEM trong dạy học toán lớp 7 tạo cơ hội cho học sinh áp dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, khuyến khích tư duy sáng tạo và khả năng làm việc nhóm. Mô hình này giúp học sinh nhận thấy mối liên hệ mật thiết giữa kiến thức và cuộc sống, từ đó tăng cường hứng thú học tập và phát triển tư duy toán học.

II. Phân Tích Thực Trạng Khó Khăn Dạy Giải Quyết Vấn Đề Toán 7

Việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề toán học cho học sinh lớp 7 hiện nay vẫn còn nhiều thách thức. Giáo viên có thể chưa quen với việc thiết kế các bài học tích hợp STEM hoặc thiếu nguồn lực để triển khai các hoạt động thực hành. Mặt khác, chương trình toán học lớp 7 hiện hành đôi khi còn nặng về lý thuyết, ít có cơ hội để học sinh vận dụng kiến thức vào giải quyết các tình huống thực tế. Thực trạng dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề môn toán lớp 7 ở trường THCS vẫn còn nhiều hạn chế. Luận văn này đi sâu vào phân tích những khó khăn đó, làm cơ sở để đề xuất các giải pháp phù hợp.

2.1. Hạn Chế Trong Thiết Kế Bài Giảng STEM Cho Lớp 7

Một trong những khó khăn lớn nhất là thiếu các bài giảng STEM được thiết kế phù hợp với chương trình toán học lớp 7. Giáo viên cần có kiến thức và kỹ năng để tích hợp các yếu tố khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào một bài học một cách hiệu quả. Việc tìm kiếm các ví dụ về bài toán STEM lớp 7 phù hợp cũng là một thách thức không nhỏ. Cần có sự đầu tư về thời gian và công sức để xây dựng các bài giảng dạy học tích hợp STEM chất lượng.

2.2. Thiếu Nguồn Lực Và Cơ Sở Vật Chất Cho Hoạt Động STEM

Việc triển khai các hoạt động STEM đòi hỏi nguồn lực và cơ sở vật chất đầy đủ, bao gồm thiết bị thí nghiệm, vật liệu thực hành và không gian làm việc. Nhiều trường THCS hiện nay còn thiếu những điều kiện này, gây khó khăn cho việc tổ chức các hoạt động hoạt động STEM cho học sinh lớp 7. Sự hỗ trợ từ nhà trường và cộng đồng là yếu tố quan trọng để khắc phục những hạn chế này.

2.3. Đánh Giá Năng Lực Giải Quyết Vấn Đề Chưa Hiệu Quả

Việc đánh giá năng lực giải quyết vấn đề Toán Học lớp 7 chưa được thực hiện một cách có hệ thống, nhiều giáo viên vẫn đánh giá năng lực theo cách truyền thống, tập trung vào kiểm tra kiến thức theo dạng bài tập quen thuộc. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề một cách toàn diện yêu cầu các công cụ và phương pháp đánh giá phù hợp, có thể đánh giá khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng giải quyết vấn đề của học sinh trong tình huống thực tế.

III. Phương Pháp STEM Bí Quyết Phát Triển Năng Lực Toán Lớp 7

Luận văn đề xuất các biện pháp cụ thể để phát triển năng lực giải quyết vấn đề toán học cho học sinh lớp 7 thông qua phương pháp STEM. Các biện pháp này tập trung vào việc thiết kế các bài học STEM gắn liền với thực tế, tạo cơ hội cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề cụ thể. Giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn, khuyến khích học sinh tự khám phá và sáng tạo. Các hoạt động thực hành, thí nghiệm và dự án là những yếu tố then chốt trong quá trình dạy học STEM.

3.1. Nguyên Tắc Thiết Kế Bài Học STEM Toán 7 Hiệu Quả

Thiết kế bài giảng STEM cần tuân thủ các nguyên tắc sư phạm cơ bản, đồng thời đảm bảo tính tích hợp STEM, tính thực tiễn và tính hấp dẫn. Bài học cần xuất phát từ một vấn đề thực tế, khuyến khích học sinh vận dụng kiến thức toán học lớp 7 để tìm ra giải pháp. Các hoạt động thực hành và thí nghiệm cần được thiết kế sao cho học sinh có thể tự khám phá và kiểm chứng kiến thức.

3.2. Xây Dựng Các Hoạt Động STEM Gắn Liền Với Thực Tế

Các hoạt động STEM cho học sinh lớp 7 cần được xây dựng dựa trên các vấn đề thực tế trong cuộc sống. Ví dụ, học sinh có thể thiết kế mô hình cầu, xây dựng bao bì sản phẩm hoặc lập kế hoạch tài chính cá nhân. Những hoạt động này giúp học sinh nhận thấy tính ứng dụng của toán học và tăng cường hứng thú học tập. Bài tập thực tế toán 7 cần gắn liền với đời sống.

3.3. Đổi Mới Phương Pháp Đánh Giá Năng Lực Giải Quyết Vấn Đề

Việc đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cần được thực hiện một cách toàn diện, không chỉ tập trung vào kiến thức lý thuyết mà còn đánh giá khả năng vận dụng kiến thức vào giải quyết các tình huống thực tế. Các hình thức đánh giá có thể bao gồm bài tập dự án, bài thuyết trình và báo cáo thực hành. Cần có các tiêu chí đánh giá rõ ràng và công bằng.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Bài Học STEM Thiết Kế Bao Bì Sữa Tươi

Luận văn giới thiệu một số ví dụ cụ thể về các bài học STEM có thể được sử dụng để phát triển năng lực giải quyết vấn đề toán học cho học sinh lớp 7. Một trong số đó là bài học "Thiết kế bao bì đựng một lít sữa tươi". Bài học này yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức về hình học, tính toán diện tích và thể tích để thiết kế một bao bì đựng sữa vừa đẹp mắt, vừa tiết kiệm vật liệu. Đây là một ví dụ điển hình về việc kết nối kiến thức toán học với thực tiễn cuộc sống.

4.1. Mục Tiêu Và Nội Dung Của Bài Học STEM

Mục tiêu của bài học là giúp học sinh nắm vững kiến thức về hình học không gian, đồng thời rèn luyện kỹ năng thiết kế, tính toán và làm việc nhóm. Nội dung bài học bao gồm các hoạt động như nghiên cứu về các loại bao bì hiện có trên thị trường, tính toán diện tích và thể tích, thiết kế bản vẽ và xây dựng mô hình.

4.2. Quy Trình Tổ Chức Hoạt Động Cho Học Sinh Lớp 7

Quy trình tổ chức hoạt động bao gồm các bước như giới thiệu vấn đề, hình thành ý tưởng, thiết kế bản vẽ, xây dựng mô hình, thử nghiệm và đánh giá. Giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn, khuyến khích học sinh tự khám phá và sáng tạo. Học sinh được chia thành các nhóm nhỏ để làm việc cùng nhau.

4.3. Kết Quả Đạt Được Và Bài Học Kinh Nghiệm

Sau khi hoàn thành bài học, học sinh có thể nắm vững kiến thức về hình học không gian và kỹ năng thiết kế. Các em cũng học được cách làm việc nhóm và giải quyết vấn đề một cách sáng tạo. Bài học kinh nghiệm rút ra là cần có sự chuẩn bị kỹ lưỡng về vật liệu và thiết bị, đồng thời tạo điều kiện cho học sinh được tự do sáng tạo.

V. Kết Luận Dạy STEM Mở Ra Hướng Đi Mới Cho Toán Lớp 7

Luận văn đã khẳng định vai trò quan trọng của phương pháp STEM trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề toán học cho học sinh lớp 7. Các biện pháp sư phạm được đề xuất trong luận văn có tính khả thi và có thể được áp dụng rộng rãi trong các trường THCS. Việc triển khai dạy học STEM không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức toán học mà còn giúp các em phát triển các kỹ năng mềm cần thiết cho cuộc sống.

5.1. Tóm Tắt Những Đóng Góp Chính Của Luận Văn

Luận văn đã phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề thông qua STEM. Đồng thời, luận văn đã đề xuất các biện pháp sư phạm cụ thể và giới thiệu một số ví dụ về các bài học STEM có thể được sử dụng trong chương trình toán học lớp 7.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về STEM Trong Dạy Toán

Trong tương lai, cần có thêm nhiều nghiên cứu về hiệu quả của dạy học STEM trong việc phát triển năng lực cho học sinh. Các nghiên cứu này có thể tập trung vào việc đánh giá tác động của STEM đến các năng lực khác nhau của học sinh, cũng như tìm ra các phương pháp thiết kế bài giảng STEM hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, giáo dục Việt Nam đang hướng tới sự đổi mới toàn diện, đặc biệt chú trọng phát triển năng lực người học. Năng lực giải quyết vấn đề Toán học là một trong những năng lực cốt lõi cần được phát triển cho học sinh trung học cơ sở (THCS), giúp các em phát huy tư duy sáng tạo, khả năng phân tích và vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Theo báo cáo ngành, có khoảng 22.300 tài liệu liên quan đến phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học, tuy nhiên, việc ứng dụng mô hình giáo dục STEM trong phát triển năng lực này còn hạn chế. STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) là mô hình giáo dục tích hợp liên ngành, giúp học sinh kết nối kiến thức Toán học với các lĩnh vực khoa học, công nghệ và kỹ thuật, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất các biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học thông qua bài học STEM môn Toán lớp 7 tại các trường THCS, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học môn Toán. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào học sinh lớp 7 tại một số trường THCS ở Hà Nội trong năm học 2021-2022. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn cho việc thiết kế bài học STEM phù hợp, góp phần phát triển toàn diện năng lực giải quyết vấn đề Toán học cho học sinh, đồng thời hỗ trợ giáo viên đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực, sáng tạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Năng lực giải quyết vấn đề Toán học được hiểu là khả năng vận dụng hiệu quả kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm Toán học để giải quyết các tình huống thực tiễn. Theo khung PISA 2021, quá trình giải quyết vấn đề gồm ba giai đoạn chính: thiết lập tình huống bằng phương pháp toán học, vận dụng khái niệm và quy trình toán học, diễn giải và đánh giá kết quả toán học. Các thành tố năng lực Toán học cần phát triển cho học sinh THCS bao gồm: năng lực tư duy và lập luận, năng lực mô hình hóa, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực giao tiếp toán học và năng lực sử dụng công cụ học toán.

Giáo dục STEM được xây dựng dựa trên bốn thành tố chính: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Cấu trúc năng lực STEM gồm năm thành tố: thu thập thông tin, xử lý và sử dụng thông tin, thực hiện giải pháp, an toàn kỹ thuật và chia sẻ cộng đồng. Các quy trình dạy học STEM phổ biến gồm quy trình 6E, quy trình Trial và quy trình Kolb, đều tập trung vào việc lấy người học làm trung tâm, phát triển kỹ năng thực hành, phản ánh và thử nghiệm. Giáo dục STEM có vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học thông qua cách tiếp cận liên ngành, lồng ghép kiến thức thực tiễn và kết nối cộng đồng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp, kết hợp phân tích định tính và định lượng. Nguồn dữ liệu chính bao gồm khảo sát 12 giáo viên Toán và 100 học sinh lớp 7 tại hai trường THCS ở Hà Nội. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu thuận tiện nhằm đảm bảo tính khả thi và đại diện cho nhóm nghiên cứu. Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng thống kê mô tả, biểu đồ và so sánh tỷ lệ phần trăm nhằm đánh giá thực trạng dạy học và phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học thông qua bài học STEM. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 9/2021 đến tháng 12/2022, bao gồm giai đoạn khảo sát, thiết kế bài học STEM, thực nghiệm sư phạm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mức độ quan tâm của giáo viên tới năng lực Toán học: Có 83,3% giáo viên thường xuyên quan tâm phát triển năng lực tư duy và lập luận toán học cho học sinh, 66,7% quan tâm đến năng lực giải quyết vấn đề, trong khi chỉ 41,7% chú trọng năng lực giao tiếp toán học và 33,3% quan tâm năng lực sử dụng công cụ học toán.

2. Phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực: 66,7% giáo viên thường xuyên sử dụng phương pháp thuyết trình và đàm thoại, 58,3% áp dụng phương pháp giải quyết vấn đề, nhưng chỉ 8,3% thường xuyên sử dụng phương pháp dự án – một phương pháp hiệu quả trong phát triển năng lực toán học. Có tới 83,3% giáo viên ít hoặc chưa bao giờ sử dụng phương pháp dự án.

3. Cách thức tổ chức dạy học giải quyết vấn đề: 66,7% giáo viên thường xuyên đặt vấn đề và hướng dẫn học sinh giải quyết, tuy nhiên chỉ 50% đánh giá hiệu quả cao của cách thức này. Một số khó khăn được ghi nhận gồm thiếu thời gian, thiếu tài liệu và kỹ năng tổ chức hoạt động STEM.

4. Thực trạng tổ chức dạy học STEM: Học sinh có mức độ tiếp cận STEM còn hạn chế, với nhiều em chưa quen với các hoạt động trải nghiệm và hợp tác nhóm. Giáo viên gặp khó khăn trong việc thiết kế bài học STEM phù hợp với chương trình Toán 7 và năng lực học sinh.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy giáo viên đã quan tâm đến phát triển năng lực tư duy và giải quyết vấn đề Toán học, nhưng việc áp dụng các phương pháp dạy học tích cực, đặc biệt là phương pháp dự án và dạy học STEM còn hạn chế. Điều này phù hợp với báo cáo của ngành giáo dục về thực trạng đổi mới phương pháp dạy học tại các trường THCS. Việc thiếu kỹ năng và tài liệu hỗ trợ là nguyên nhân chính khiến giáo viên chưa khai thác hiệu quả mô hình STEM trong phát triển năng lực giải quyết vấn đề.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, giáo dục STEM được chứng minh là phương pháp hiệu quả trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và kỹ năng hợp tác. Việc thiết kế bài học STEM gắn liền với thực tiễn, như các bài học về thiết kế bao bì, xây cầu hay chiến thuật chơi bóng rổ, giúp học sinh vận dụng kiến thức Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tế, từ đó nâng cao hứng thú và hiệu quả học tập.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mức độ quan tâm của giáo viên tới các năng lực toán học, biểu đồ sử dụng phương pháp dạy học tích cực và bảng tổng hợp kết quả khảo sát thực trạng dạy học STEM. Những biểu đồ này minh họa rõ ràng sự chênh lệch giữa mức độ quan tâm và thực tế áp dụng, từ đó làm rõ nhu cầu đào tạo và hỗ trợ giáo viên trong đổi mới phương pháp dạy học.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường đào tạo, bồi dưỡng giáo viên về dạy học STEM: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về thiết kế và tổ chức bài học STEM, đặc biệt chú trọng kỹ năng xây dựng bài học phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học. Thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng, do Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm chủ trì.

2. Phát triển và cung cấp tài liệu, giáo án mẫu bài học STEM: Xây dựng bộ tài liệu bài học STEM môn Toán lớp 7 với các chủ đề thực tiễn, hướng dẫn cụ thể từng bước phát triển năng lực giải quyết vấn đề. Tài liệu được cập nhật thường xuyên và cung cấp miễn phí cho giáo viên trong năm học tiếp theo.

3. Khuyến khích áp dụng phương pháp dự án và hoạt động nhóm trong dạy học: Giáo viên cần chủ động tổ chức các hoạt động dự án STEM, tạo điều kiện cho học sinh hợp tác, trao đổi và thực hành giải quyết vấn đề. Nhà trường cần hỗ trợ về cơ sở vật chất và thời gian để triển khai hiệu quả.

4. Tăng cường phối hợp giữa nhà trường, gia đình và cộng đồng: Tạo môi trường học tập STEM rộng mở, kết nối các tổ chức xã hội, doanh nghiệp để học sinh có cơ hội trải nghiệm thực tế, nâng cao ý thức ứng dụng kiến thức Toán học vào cuộc sống. Thời gian triển khai liên tục, bắt đầu từ năm học hiện tại.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giáo viên Toán THCS: Nghiên cứu cung cấp các giải pháp thiết thực để đổi mới phương pháp dạy học, phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua bài học STEM, giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy.

2. Nhà quản lý giáo dục: Tham khảo để xây dựng chính sách đào tạo, bồi dưỡng giáo viên và phát triển chương trình giáo dục STEM phù hợp với thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông.

3. Sinh viên sư phạm Toán: Tài liệu tham khảo hữu ích trong quá trình học tập và thực hành sư phạm, giúp hiểu rõ hơn về phương pháp dạy học tích cực và ứng dụng STEM trong giảng dạy Toán.

4. Các nhà nghiên cứu giáo dục: Cung cấp cơ sở lý luận và dữ liệu thực nghiệm về mối liên hệ giữa giáo dục STEM và phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học, mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực đổi mới phương pháp dạy học.

Câu hỏi thường gặp

1. STEM là gì và tại sao lại quan trọng trong dạy học Toán?
   STEM là mô hình giáo dục tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, giúp học sinh phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề thực tiễn. Trong dạy học Toán, STEM giúp kết nối kiến thức với ứng dụng thực tế, tăng hứng thú và hiệu quả học tập.

2. Năng lực giải quyết vấn đề Toán học gồm những thành phần nào?
   Theo nghiên cứu, năng lực này gồm ba thành phần chính: thiết lập tình huống bằng phương pháp toán học, vận dụng khái niệm và quy trình toán học, diễn giải và đánh giá kết quả toán học. Các thành phần này giúp học sinh xử lý và giải quyết các bài toán phức tạp.

3. Làm thế nào để thiết kế bài học STEM phù hợp với chương trình Toán lớp 7?
   Bài học STEM cần gắn liền với nội dung chương trình, có tính thực tiễn và khuyến khích học sinh hợp tác, trải nghiệm. Ví dụ như bài học “Thiết kế bao bì đựng một lít sữa tươi” giúp học sinh vận dụng kiến thức hình học và đại số để giải quyết vấn đề thực tế.

4. Khó khăn phổ biến khi áp dụng dạy học STEM là gì?
   Khó khăn gồm thiếu tài liệu hướng dẫn, giáo viên chưa được đào tạo đầy đủ, hạn chế về thời gian và cơ sở vật chất, cũng như thói quen dạy học truyền thống. Cần có sự hỗ trợ đồng bộ từ nhà trường và các cơ quan quản lý.

5. Làm sao để đánh giá hiệu quả phát triển năng lực giải quyết vấn đề qua bài học STEM?
   Có thể sử dụng các thang đo năng lực gồm đánh giá khả năng thiết lập tình huống, vận dụng kiến thức và diễn giải kết quả. Kết hợp quan sát quá trình học tập, sản phẩm học sinh và phản hồi từ giáo viên để đánh giá toàn diện.

Kết luận

• Năng lực giải quyết vấn đề Toán học là năng lực cốt lõi cần phát triển cho học sinh THCS, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục.
• Giáo dục STEM với cách tiếp cận liên ngành và thực tiễn là phương pháp hiệu quả để phát triển năng lực này.
• Thực trạng dạy học STEM tại các trường THCS còn nhiều hạn chế, đặc biệt trong việc áp dụng phương pháp dự án và hoạt động nhóm.
• Luận văn đã đề xuất các biện pháp thiết thực nhằm hỗ trợ giáo viên và nhà trường phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học thông qua bài học STEM môn Toán lớp 7.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai đào tạo giáo viên, xây dựng tài liệu bài học STEM và đánh giá hiệu quả áp dụng trong thực tế.

Hành động ngay hôm nay: Các nhà quản lý và giáo viên cần phối hợp triển khai các giải pháp đổi mới phương pháp dạy học STEM để nâng cao năng lực giải quyết vấn đề Toán học cho học sinh, góp phần xây dựng nền giáo dục hiện đại, sáng tạo và thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong thời đại 4.0 như hiện nay, Việt Nam chúng ta đang hướng tới một nền giáo dục tiến bộ, hiện đại, trong đó đề cao tính thực tiễn của hoạt động học tập. Vì vậy, dạy học nhằm phát triển năng lực người học đã trở thành một vấn đề được quan tâm, nghiên cứu và triển khai trong nhiều năm nay. Trong môn Toán, năng lực giải quyết vấn đề là một trong những năng lực cơ bản cần được phát triển cho học sinh, giúp học sinh có cơ hội tưởng tượng, tìm kiếm, sáng tạo và chủ động chinh phục kiến thức của riêng mình.

Để phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học cho học sinh, đã có rất nhiều những nghiên cứu được chỉ ra. Trên trang Google Scholar, với từ khóa “phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học”có 22 300 kết quả với kho tài liệu đồ sộ liên quan. Tuy nhiên, một trong những mô hình giáo dục đang được nghiên cứu và phát triển rộng rãi hiện nay – mô hình giáo dục STEM chưa được đề cập nhiều trong quá trình phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. STEM với bốn thành tố S – Khoa học lí thú, T – Kĩ thuật đơn giản, E – Công nghệ tối ưu, M – Toán học thực tiễn là một hình thức được kì vọng có thể phá vỡ khoảng cách giữa kiến thức trong sách vở và thực tiễn, giúp quá trình học tập trở nên giàu ý nghĩa.

Mỗi bước của quá trình hoạt 1 động giáo dục STEM trên thực tế đều có sự tham gia, hợp tác của cả một nhóm học sinh. Thông qua các hoạt động cùng nhau thu thập kiến thức, lên kế hoạch, chia sẻ để điều chỉnh, lựa chọn giải pháp hay cùng nhau thử nghiệm đánh giá, phản hồi học sinh sẽ hình thành được năng lực hợp tác giải quyết vấn đề rất tự nhiên [8]. Từ những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài “Phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học thông qua bài học STEM môn toán lớp 7 ở trường trung học cơ sở” cho luận văn của mình. Mục đích nghiên cứu Mục đích của luận văn là trên cơ sở tìm hiểu những cơ sở lý luậ và thực tiễn liên quan đế đề tài đề xuất một số biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học thông qua bài học STEM môn toán lớp 7 ở trường trung học cơ sở.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3. Đối tượng nghiên cứu : Các bài học STEM trong chương trình toán 7 góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề toán học cho học sinh. Phạm vi nghiên cứu : Học sinh lớp 7 ở trường THCS. Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất được một số bài học STEM phù hợp trong chương trình toán 7 sẽ phát triển năng lực giải quyết vấn đề Toán học cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn Toán ở trường THCS.

Đóng góp của luận văn Xây dựng các bài học STEM trong dạy học Toán 7 theo từng bài, từng chương với các chỉ dẫn cụ thể giúp phát triển tối đa năng lực giải quyết vấn đề Toán học cho học sinh. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN 1. Năng lực, năng lực Toán học cần phát triển cho học sinh 6 1. Năng lực Toán học cần phát triển cho học sinh cấp THCS Từ đây tôi đưa ra khái niệm sau: Năng lực toán học là khả năng của một cá nhân sử dụng tính toán, ước lượng, tư duy sáng tạo, tư duy phản biện với các con số, ký hiệu toán học, mô hình toán học trong đời sống, từ đó hình 7 thành các hiểu biết với các thông tin có cơ sở, lập luận rõ ràng và hình thành niềm tin, tìm tòi khám phá cuộc sống.

Năng lực toán học bao gồm nhiều thành tố khác nhau và có nhiều quan niệm về thành tố năng lực toán học. Bảng dưới đây liệt kê quan niệm của các nước/tổ chức về những thành tố của năng lực toán học: Bảng 1.1: Bảng thống kê những quan niệm của các nước/tổ chức về những thành tố của năng lực toán học Nước/Tổ chức Các thành tố của NL toán học NL tư duy và suy luận; NL lập luận; NL mô hình hóa; NL đặt và giải quyết vấn đề; NL giao tiếp; NL biểu diễn; PISA NL sử dụng ngôn ngữ, kí hiệu hình thức; NL sử dụng các phương tiện hỗ trợ và công cụ. TIMSS Miền nhận thức toán học: Hiểu biết; Suy luận; Áp dụng. Biểu hiện của năng lực toán học là việc học sinh biết tính nhẩm nhanh, sử dụng thành thạo những ký hiệu toán học, biết cách biểu diễn những dữ kiện có mối quan hệ với nhau trong một bài toán, thực hiện được việc dịch UNESCO chuyển các dữ kiện.

Bên cạnh đó học sinh còn có những năng lực giải toán đã được toán học hóa hay những bài toán có lời văn, biết phân tích và xác định những phép toán cần thực hiện để hoàn thành bài toán từ đó hình thành năng lực khái quát vấn đề. NL lập luận và chứng minh; NL giải quyết vấn đề; NL Bang Ontario giao tiếp; NL phản hồi; NL kết nối; NL biểu diễn; NL (Canada) lựa chọn công cụ và chiến lược tính toán. Bang Alberta NL giao tiếp; NL kết nối; NL tính nhẩm và ước lượng; (Canada) NL giải quyết vấn đề; NL suy luận; NL công nghệ 8 (technology); NL trực quan (visualization). Bang NL lập luận; NL mô hình hóa; NL giải quyết vấn đề; NL Niedersachsen giao tiếp; NL sử dụng các biểu diễn toán học; NL làm (Cộng hòa liên việc với các biểu tượng và kí hiệu của môn Toán.

bang Đức) NCTM (Hiệp Giải quyết vấn đề; Suy luận và chứng minh; Giao tiếp; hội giáo viên Kết nối; Biểu diễn. Toán của Mĩ) NL suy luận; NL tích hợp và kết nối; NL áp dụng và giải Ireland quyết vấn đề; NL giao tiếp và trình bày. Vương quốc Nhấn mạnh 3 NL cốt lõi: Hiểu; Suy luận toán học; Giải Anh quyết vấn đề toán học. NL suy luận; NL áp dụng kiến thức toán học và mô hình Singapore hóa; NL giao tiếp và kết nối.

Tại Việt Nam, các thành tố của năng lực toán học cũng được rất nhiều nhà nghiên cứu dày công tìm hiểu, khai thác. Theo tác giả Trần Kiều (2014) [14], năng lực Toán học được cấu tạo bởi các thành tố như trong hình 1.1, trong khi đó theo Nguyễn Hữu Châu, năng lực được cấu tạo bởi các thành tố như trong hình 1. 1 Các thành tố của năng Hình 1. 2 Các thành tố của năng lực lực Toán học theo Trần Kiều Toán học theo Nguyễn Hữu Châu Hiện nay, sau chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể năm 2018, chúng ta đều thống nhất các thành tố của năng lực toán học bao gồm 5 năng lực thành tố [2]: Năng lực tư duy và lập luận toán học Năng lực mô hình hoá toán học Năng lực giải quyết vấn đề toán học Năng lực giao tiếp toán học Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán 1.

Năng lực giải quyết vấn đề Toán học 1. Khái niệm vấn đề, vấn đề trong dạy học Toán, năng lực giải quyết vấn đề Toán học a. Vấn đề Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta thường gặp những hiện tượng, những tình huống, những câu hỏi mà ta vẫn gọi là vấn đề. Ví dụ như vấn đề 10 giải quyết tình trạng ách tắc giao thông kéo dài, vấn đề làm thế nào để nâng cao hứng thú cho học sinh trong giờ học, vấn đề làm thế nào để học sinh được định hướng nghề nghiệp phù hợp?.

Vậy vấn đề là gì? Theo từ điển Tiếng Việt thì vấn đề là điều cần được xem xét, nghiên cứu, giải quyết [11, tr. 1140], như vậy nghĩa của nó rất rộng. Trong luận văn này tôi chỉ đề cập đến cách hiểu vấn đề của việc dạy học nói chung và môn toán nói riêng. Vấn đề (Problem) là một tình huống đặt ra cho và có nhu cầu giải quyết mà ở đó, cách tìm lời giải cần tiệm cận tới khả năng của người học.

Một tình huống được gọi là vấn đề khi và chỉ khi nó thỏa mãn ba điều kiện sau: [3]. 3 Các điều kiện của vấn đề b. Vấn đề trong dạy học Toán Trong dạy học môn toán, học sinh sẽ phải thực hiện việc tìm tòi khám phá và đưa ra hướng giải quyết vấn đề cho bài toán để hoàn thành nhiệm vụ học tập được giao. Những nhiệm vụ mà giáo viên đưa ra như câu hỏi, bài tập toán, hay những câu đố về toán học,.

nhưng dù là ở nhiệm vụ nào học sinh cũng cần phân tích và nhận định vấn đề trước khi thưc hiện nhiệm vụ. Những vấn đề đó được cần được có đủ những điều kiện là học sinh được trang bị những kiến thức và kĩ năng phù hợp với năng lực nhận thức và bài toán đưa ra chưa có lời giải. Tuy nhiên khi đưa ra nhiệm vụ cho học sinh giáo viên cần lưu ý bài toán là những vẫn đề phù hợp với đặc điểm và trình độ nhận thức của học sinh, có thể đưa một số bài toán khó nhằm kích thích sự tư duy sáng tạo và khả năng phát hiện vấn đề của các em. Từ những phân tích trên chúng ta có thể hiểu “bài toán” là “vấn đề” để chỉ các câu hỏi, bài tập toán hoặc các 11 câu hỏi, bài tập liên quan đến toán học thỏa mãn các điều kiện của vấn đề đã nêu ở trên.

Bài toán chứng minh hai tam giác bằng nhau khi đề bài chỉ cho các yếu tố về cạnh của hai tam giác là một vấn đề với học sinh khi mới biết định nghĩa hai tam giác bằng nhau nhưng không còn là vấn đề khi học sinh đã học trường hợp bằng nhau thứ nhất của hai tam giác cạnh – cạnh – cạnh. Khi chứng minh được hai tam giác bằng nhau, việc suy ra các yếu tố bằng nhau về góc, cạnh, chứng minh tia phân giác của góc,. có thể không là vấn đề với những học sinh có học lực khá, giỏi; song có thể là vấn đề với một số học sinh có học lực trung bình, yếu vì chưa nhìn thấy ngay mối liên hệ giữa các yếu tố tương ứng trong hai tam giác bằng nhau. Năng lực giải quyết vấn đề Toán học Năng lực giải quyết vấn đề là một trong những năng lực cốt lõi cần phát triển cho học sinh, nó có vai trò quan trọng giúp học sinh giải quyết được các tình huống trong quá trình học tập và trong cuộc sống.

Từ hiểu về năng lực giải quyết vấn đề, ta bàn tới khái niệm năng lực giải quyết vấn đề Toán học.